Mặt bằng được bố trí hợp lý, làm cho các căn hộ luôn có ban công tạo mỹ quan cho công trình đồng thời là không gian đệm lấy ánh sáng tự nhiện và đón gió trời làm cho không khí trong nhà
KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GI ỚI THI ỆU CÔNG TRÌNH
Trong quá trình hội nhập và phát triển kinh tế, đời sống của người dân ngày càng nâng cao rõ rệt Nhu cầu tìm kiếm nơi an cư với môi trường trong lành và nhiều tiện ích hỗ trợ ngày càng tăng cao, dẫn đến sự xuất hiện của nhiều khu căn hộ cao cấp nhằm đáp ứng nhu cầu lạc nghiệp của cộng đồng.
Trong xu hướng phát triển đô thị hiện đại, Khu đô thị Thái Bình Dragon City được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân Dự án bao gồm các hạng mục quan trọng như chung cư cao tầng, nhà ở biệt thự, công trình công cộng, công viên cây xanh, trường học và nhà trẻ, tạo nên một cộng đồng tiện nghi và đầy đủ tiện ích Khu đô thị Thái Bình Dragon City là một khu đô thị mới khang trang, hiện đại với cơ sở hạ tầng đồng bộ và kiến trúc đẹp mắt, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của cư dân.
Chung cư cao tầng TD1 tại khu đô thị Thái Bình Dragon City nổi bật với kiến trúc hiện đại, đa dạng công năng nhằm tối ưu hóa diện tích xây dựng và không gian sống Công trình được thiết kế phù hợp với nhu cầu nhà ở trong khu đô thị mới đang phát triển, đảm bảo sự ổn định lâu dài và góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của thành phố Thái Bình.
2 Quy mô và đặc điểm công trình
Chung cư cao tầng TD1 nằm ở Đại lộ Kỳ Đồng, Phú Xuân, Thành Phố Thái Bình
Kỳ Đồng Thái Bình Dragon City tọa lạc trên trục Đại lộ Kỳ Đồng dài từ Trần Thủ Độ đến Quốc lộ 10, là vị trí đắc địa bậc nhất thành phố Thái Bình Với lợi thế kết nối thuận tiện đến các tuyến giao thông huyết mạch, dự án hứa hẹn trở thành trung tâm tụ hội tinh hoa, tạo lập cuộc sống thịnh vượng, an cư lạc nghiệp cho cư dân.
Công trình nằm trên trục đường giao thông chính, giúp thuận tiện trong việc cung cấp vật tư và vận chuyển hàng hóa Hệ thống cấp điện và cấp nước trong khu vực đã được hoàn thiện, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu phục vụ công tác xây dựng Việc lựa chọn vị trí này góp phần nâng cao hiệu quả thi công, giảm thiểu thời gian và chi phí vận chuyển.
Hình 1.1: V ị trí công trình 2.2 Đặc điểm công trình
B ảng 1.1: Các thông số kỹ thuật chính của công tr ình
Các chỉ tiêu Phương án thiết kế
Chiều cao so với mặt đất 40 m
Thang máy, thang bộ 1 thang bộ + 4 thang máy
Số tầng 1 tầng hầm + 9 tầng ở + 1 tầng mái
Tầng 1 Kinh doanh, dịch vụ
ĐIỀU KIỆN KINH TẾ X Ã H ỘI, KHÍ HẬU, THỦY VĂN
1 Điều kiện kinh tế xã hội
Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, không có công trình cũ hoặc công trình ngầm dưới đất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và bố trí tổng mặt bằng một cách dễ dàng và hiệu quả.
2 Điều kiện khí hậu thủy văn
Công trình tọa lạc tại thành phố Thái Bình, nơi có khí hậu cận nhiệt đới với mùa hè nóng ẩm và mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 9 Vào mùa đông, từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau, thời tiết khô lạnh, trong khi mùa xuân và mùa thu (tháng 4 và tháng 10) diễn ra không rõ rệt như các khu vực nằm phía trên vành đai nhiệt đới Nhiệt độ trung bình hàng năm tại khu vực là khoảng 23,5°C, phù hợp để thiết kế xây dựng và phát triển các dự án bền vững.
Thái Bình nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với khoảng 1.600-1.800 giờ nắng mỗi năm, cùng độ ẩm trung bình từ 85-90% Vùng này chịu ảnh hưởng của lượng mưa lớn, trung bình từ 1.700-2.200mm hàng năm Đặc biệt, Thái Bình là khu vực bị chia cắt bởi các con sông lớn của hệ thống sông Hồng, trước khi đổ ra biển, góp phần hình thành đặc điểm khí hậu và địa lý riêng biệt của tỉnh.
GI ẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TR ÌNH
Nhà ở chung cư cao tầng TD1 được thiết kế với mặt đứng hiện đại, sử dụng các mảng phân vị ngang, phân vị đứng và các chi tiết ban công, lô gia tạo nên vẻ ngoài hài hòa Việc chọn lựa chất liệu và màu sắc phù hợp giúp công trình thể hiện phong cách hiện đại, phù hợp với chức năng sử dụng Hệ thống cửa sổ thoáng, vách kính liên tiếp mang lại khả năng bố trí linh hoạt và ấn tượng cho mặt đứng Các mảng kính kết hợp cùng lan can ban công và lô gia tạo hiệu ứng mạnh mẽ, tăng tính thẩm mỹ cho toàn bộ công trình Màu sắc riêng biệt của các mảng tường tầng hầm, tầng 01 và tầng 02 giúp tạo nền tảng vững chắc cho toàn khối công trình Hệ thống mái bằng thanh bê tông mảnh chạy bo kéo dài tạo cảm giác nhẹ nhàng, thanh thoát và hiện đại cho dự án.
Công trình có kiểu kiến trúc hiện đại với mặt đứng chính đối xứng, tạo nên vẻ nghiêm túc phù hợp với loại hình công trình Tầng 1 nổi bật với sảnh lớn nằm ở mặt chính, mang lại không gian rộng rãi và thoáng đãng Trong thiết kế, lớp kính phản quang nằm trung tâm từ trên xuống dưới góp phần tăng tính hiện đại và thẩm mỹ cho công trình Cửa sổ kính góp phần làm đẹp kiến trúc đồng thời tối ưu hóa việc chiếu sáng cho các không gian bên trong.
Hình 1.2: M ặt đứng chính công trình
Công trình được thiết kế với chiều cao các tầng tối ưu để phù hợp với chức năng và không gian sử dụng, bao gồm tầng hầm cao 3,2m, tầng 1 và 2 cao 4,5m, từ tầng 3 đến tầng 10 cao 3,3m, và tầng mái cao 3,6m Chiều cao các tầng này đảm bảo sự thuận tiện trong sinh hoạt và vận hành của toàn bộ công trình, đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng và tối ưu không gian sử dụng Cốt sàn tầng 1 được thiết kế phù hợp để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho người sử dụng.
0,000) cao hơn cốt mặt đất tự nhiên là 1,1 m
Tường bao quanh chu vi sàn được xây bằng tường xây cao 220cm, đảm bảo độ an toàn và bảo vệ công trình Phần lớn diện tích các tường ngoài là khung nhôm kết hợp kính, tạo nên thiết kế hiện đại và thoáng đãng Do yêu cầu về mặt thẩm mỹ, trần các phòng đều được thi công dạng trần treo, góp phần nâng cao vẻ đẹp tổng thể của không gian nội thất.
Các tầng từ tầng 03 đến tầng 10 có chiều cao điển hình 3,3m, phù hợp với nhu cầu sử dụng chung của gia đình, giúp tạo không gian sinh hoạt thoáng đãng và không bị chật chội Điều này đảm bảo sự thông thoáng tối đa cho từng căn hộ, nâng cao trải nghiệm sống và tiện nghi cho cư dân.
Tầng hầm công trình được thiết kế thành các khu vực chức năng đa dạng, bao gồm khu vực gửi xe, trạm biến áp phục vụ kỹ thuật, hệ thống bơm nước để đảm bảo cấp thoát phù hợp, cũng như khu vực xử lý rác thải và các hệ thống kỹ thuật khác nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả của toàn bộ công trình.
B ảng 1.2: Các thông số chính của gara ngầm
Các chỉ tiêu Phương án thiết kê
Diện tích phần kỹ thuật 50m 2 Gara ngầm được bốtrí 2 đường lên xuống cho xe tại 2 hướng, hai hướng này đảm bảo cho việc lưu thông lượng xe lên xuống
Gara được bố trí gồm 01 thang bộ và 04 thang máy tại các vị trí phù hợp với trục giao thông đứng của công trình đa năng phía trên, nhằm đảm bảo việc di chuyển lên xuống dễ dàng và thuận tiện Ngoài các vị trí đỗ xe ô tô, xe máy và xe đạp, gara ngầm còn tích hợp các bể chứa nước và phòng kỹ thuật tại các khu vực phù hợp để tối ưu hóa không gian và chức năng sử dụng.
B ảng 1.3: Chi tiết kiến trúc tầng 01
Chỉ tiêu Phương án thiết kế
Khu siêu thị và cửa hàng tự chọn 205 m 2 Không gian học nhóm trẻ 155 m 2
Tầng 1 được bố trí lối vào chính có hướng vào từ trục đường chính theo quy hoạch, các không gian sinh hoạt chung bao gồm: Sảnh vào chính, khu siêu thị và cửa hàng tự chọn, không gian nhà trẻ, khu vệ sinh chung Các phần không gian này được liên hệ với phần sảnh giao thông chính bao gồm 04 thang máy, 01 thang bộ
3.3 T ầng 02 đến t ầng 10 (t ừ c ốt +4,500 đến c ố t +35,400m )
Các tầng trong công trình được bố trí đồng nhất, bao gồm sảnh tầng rộng rãi, hệ thống thang máy phục vụ giao thông đứng tiện lợi, và thang bộ để di chuyển giữa các tầng Mặt bằng các tầng được thiết kế với các khu chức năng chính như khu tiếp khách, phòng làm việc, và các không gian dịch vụ đi kèm, đảm bảo sự thuận tiện và tối ưu hóa công năng sử dụng.
B ảng 1.4: Chi tiết kiến trúc tầng điển h ình
STT Chỉ tiêu Phương án thiết kế
3.4 B ố trí không gian và ch ức năng trong căn h ộ
Các căn hộ được thiết kế với diện tích phù hợp, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hiện đại của các gia đình Mỗi căn hộ đều có không gian phòng khách, bếp và phòng ăn liền kề, tạo nên một không gian sống linh hoạt và thoáng đãng Cấu trúc các không gian nội thất được bố trí hợp lý, đảm bảo sự thuận tiện trong sinh hoạt hàng ngày và tránh chồng chéo giao thông trong căn hộ.
Các căn hộ được thiết kế tuân thủ các tiêu chí chung về công năng, trong đó các phòng chức năng liên hệ trực tiếp với tiền phòng để tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông nội bộ Phòng khách, phòng ăn và bếp được bố trí theo không gian mở, mang lại sự thông thoáng và linh hoạt trong quá trình sắp xếp không gian sống Các khu vực này đều có kết nối mở rộng với ban công hoặc lô gia, giúp tối ưu ánh sáng và thông khí Phòng ngủ được bố trí kín đáo, gần các khu vệ sinh hoặc có khu vệ sinh riêng, tạo sự thuận tiện và riêng tư cho không gian nghỉ ngơi của từng thành viên trong gia đình.
Không gian phòng khách, phòng ăn và bếp được thiết kế tích hợp khu vệ sinh riêng biệt, mang lại sự tiện nghi và thuận lợi cho sinh hoạt chung của gia đình Điều này giúp tối ưu hóa không gian sống, nâng cao trải nghiệm sinh hoạt hàng ngày và đảm bảo sự thoải mái cho các thành viên Việc bố trí khu vệ sinh riêng trong các khu vực sinh hoạt chính cũng góp phần tạo ra một không gian sống hiện đại, tiện ích và phù hợp với nhu cầu của các gia đình hiện đại.
Thiết kế mặt bằng công năng từng căn hộ luôn hướng đến sự thuận tiện cho sinh hoạt và nghỉ ngơi của các gia đình, giúp tối ưu hóa trải nghiệm sống hàng ngày Bên cạnh đó, giải pháp này còn tạo ra sự linh hoạt trong việc bố trí nội thất, phù hợp với nhu cầu đa dạng của từng gia đình Việc bố trí hợp lý không chỉ nâng cao chất lượng cuộc sống mà còn tăng tính tiện lợi, giúp các không gian nội thất trong căn hộ trở nên tối ưu, phù hợp với các hoạt động sinh hoạt và nghỉ ngơi của cư dân.
Hình 1.3: M ặt b ằng t ầng điển hình
4 Giao thông trong công trình
Chúng tôi sử dụng bốn thang máy lớn, phù hợp để kết hợp phục vụ cả người tàn tật, đảm bảo khả năng di chuyển thuận tiện cho tất cả mọi người Theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, mỗi thang máy WC6 có khả năng nâng tải cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các công trình lớn Các thang máy này được thiết kế với công suất phù hợp, giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành và đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng Việc sử dụng đồng bộ bốn thang máy với thông số kỹ thuật cao sẽ nâng cao trải nghiệm và đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn về an toàn và tiện nghi.
CHI t i? t WC6 c h i t i?t ba n c ô ng 3 c h i t i? t t h an g 2
CHI t i? t WC4 b ?p + ph ò ng ă n p h ò n g n g ủ c h i t i?t t h an g má y c h i t i? t h é p k ü t h u Ët 6 b ?p + ph ò n g ă n ph ò n g n g ủ 3 p h ò n g n g ủ 2 c h i t i?t WC3 CHI Ti? t WC2
CHI t i?t Hé p KT 2 ph ò n g k h á c h ph ò n g n g ủ b ?p + ph ò n g ă n c h i t i?t WC6
B h é p KT 4 h é p KT8 h é p KT 10 h é p Kt 9 h é p Kt 10 c h i t i?t h é p Kt 7 c h i t i?t h é p k ü t hu Ët 3 ph ò n g n g ủ ph ò n g n g ủ p h ò n g n g ủ p h ò n g n g ủ b ?p + ph ò ng ă n ph ò n g n g ủ 4 ph ò n g k h á c h p h ò n g k h á c h ph ò n g k há c h b? p + p h ò n g ă n ph ò n g n g ủ ph ò n g k há c h p h ò n g k h á c h ph ò ng k h á c h ph ò n g n g ủ b ?p + ph ò ng ă n ph ò n g n g ủ p h ò n g n g ủ b? p + ph ò n g ă n ph ò n g n g ủ
CHI t i? t WC6 p hò n g n g ủ ph ò n g ng ủ c h i t i?t hé p KT 3
Hệ thống thang máy của chung cư cao tầng TD1 tại Thái Bình được lựa chọn đảm bảo đáp ứng nhu cầu di chuyển của cư dân, bao gồm thang máy 4 chiếc và 5 chiếc phục vụ cho các khu vực khác nhau Việc tham khảo các chung cư đang xây dựng trên địa bàn cho thấy hệ thống thang máy đưa vào sử dụng có chất lượng cao, phù hợp với tiêu chuẩn vận hành và đảm bảo an toàn cho cư dân trong sinh hoạt hàng ngày Những hệ thống thang máy này không chỉ nâng cao tiện ích mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của khu chung cư cao tầng TD1 tại Thái Bình.
B ảng 1.5: Đặc tính thang máy
Kích thước buồng thang 3200x2400mm
Sử dụng 1thang bộ cho giao thông đứng toà nhà và sử dụng cho thoát hiểm khi có vấn đề sự cố, hoả hoạn.
CÁC GI ẢI PHÁP KĨ THUẬT
1 Hệ thống thông gió và chiếu sáng
1.1 Gi ải pháp thông gió
Khí hậu miền Bắc Việt Nam có đặc điểm bốn mùa rõ rệt: mùa hè nóng ẩm, mùa thu mát mẻ, mùa đông lạnh và mùa xuân ẩm ướt Do đó, việc thiết kế hệ thống thông gió cần phải phù hợp với từng đặc điểm khí hậu này để đảm bảo sự thoải mái và tối ưu hóa lưu thông không khí trong các công trình.
Dự án nằm trong khu vực có khoảng không xung quanh rộng rãi, đảm bảo không khí trong lành Mặt bằng được bố trí hợp lý, các căn hộ đều có ban công giúp nâng cao thẩm mỹ cho công trình và tạo không gian đệm tự nhiên cho ánh sáng và gió trời Thiết kế này giúp không khí trong nhà luôn thoáng mát, mang lại không gian sống trong lành và thoải mái.
Hệ thống cửa sổ kính và cửa đi hưởng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cách nhiệt và thông gió hiệu quả cho từng phòng Ngoài ra, hệ thống cửa sổ thông gió đặt tại các đầu hành lang mỗi tầng giúp tạo ra sự đối lưu không khí trong nhà, nâng cao sự thoải mái và lưu thông không khí trong không gian sống.
1.2 Gi ải pháp chi ếu sáng
Ánh sáng tự nhiên trong công trình nhà ở rất quan trọng, với hệ thống cửa và vách kính hợp lý tạo nguồn lấy sáng tự nhiên hiệu quả Ngoài ra, cần bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo để phục vụ các phòng và khu vực làm việc, đặc biệt là khu vực giữa nhà như cầu thang cần chú ý chiếu sáng đủ sáng Tầng hầm chỉ yêu cầu hệ thống chiếu sáng nhân tạo phù hợp để đảm bảo an toàn Thiết kế chiếu sáng đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật về không gây lóa mắt hoặc phản xạ, tránh bóng tối, độ rọi đồng đều và tạo ánh sáng tự nhiên như ban ngày Đảm bảo đủ lượng ánh sáng tự nhiên và thông thoáng giúp cải thiện vi khí hậu, mang lại không gian sống và làm việc thoải mái, nâng cao hiệu suất học tập và công việc.
Toà nhà được cung cấp điện thông qua máy biến áp đặt tại tầng hầm, nguồn cao thế 22KV được lấy từ trạm 110KV của thành phố gần đó và truyền qua cáp ngầm Cu/XLPE 24KV-3x240mm2 có đặc tính chống thấm Hệ thống điện cho các thiết bị như thang máy, trạm bơm nước sinh hoạt, cứu hoả sử dụng nguồn 380V, 3 pha, 50Hz, trong khi hệ thống chiếu sáng trong nhà hoạt động ở điện thế 220V, 1 pha Để quản lý điện năng hiệu quả, mỗi hộ dân được lắp đặt một công tơ 1 pha, mỗi tầng có một công tơ 3 pha, tất cả đều đặt trong tủ điện tại phòng kỹ thuật của mỗi tầng Hệ thống điện được bố trí ngầm trong tường và trong các hộp kỹ thuật, chạy đến các ổ cắm phục vụ thiết bị trong toà nhà.
3 Hệ thống cấp thoát nước
Nguồn cấp nước cho công trình được lấy trực tiếp từ hệ thống cấp nước thành phố, được lưu trữ trong bể nước ngầm đảm bảo nguồn cung ổn định Hệ thống máy bơm mạnh mẽ giúp đẩy nước lên các téc nước bằng inox lắp đặt trên mái nhà, đảm bảo áp lực và khả năng cung cấp liên tục Từ các téc này, nước chảy qua hệ thống ống dẫn đến từng căn hộ, phục vụ nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của cư dân.
Bố trí các ống đứng cấp nước chạy trong hộp kỹ thuật cạnh thang máy, dẫn các nhánh cấp nước vào từng tầng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả Đặt đồng hồ đo nước tại hành lang mỗi tầng để kiểm soát lượng tiêu thụ và quản lý nguồn nước cấp cho từng căn hộ Mỗi căn hộ được lắp đặt ống cấp nước đường kính ≈25mm cùng bình đun nước nóng cục bộ để đảm bảo tiện nghi dân sinh Sau khi lắp đặt, hệ thống ống nước phải được thử áp lực và khử trùng cẩn thận trước khi vận hành nhằm đảm bảo vệ sinh và an toàn.
Hệ thống cấp nước chữa cháy được thiết kế phù hợp với hệ thống chữa cháy thông thường cho các công trình có khối tích lớn hơn 25.000 m3, với hai cột nước chữa cháy có lưu lượng 2,5 l/s mỗi cột Mỗi tầng được bố trí hai hộp cứu hoả đặt gần hành lang và cầu thang để đảm bảo khả năng tiếp cận nhanh chóng Các hộp cứu hoả bao gồm lăng phun có đường kính đầu phun D16 và ống vòi rồng D65 dài 20m, đáp ứng các yêu cầu an toàn phòng cháy chữa cháy hiệu quả.
Lượng nước dự trữ thường xuyên cho chữa cháy tại bể ngầm là 54 m 3 , tại bể nước mái là 3 m 3
3.2.1 Hệ thống thoát nước thải
Hệ thống thoát nước được thiết kế bố trí ống đứng vào 8 hộp kỹ thuật, đảm bảo hiệu quả cho việc thoát nước Ống đứng thoát nước cho nhà vệ sinh và tiểu có đường kính D140, dẫn nước vào hai bể tự hoại nằm ở hai phía khác nhau, giúp phân phối và xử lý chất thải hiệu quả Ngoài ra, hệ thống thoát nước cho lavabô và nước rửa sàn cũng sử dụng ống đứng đường kính D140, đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật và tối ưu hóa quá trình thoát nước trong công trình.
Nước thải sơ bộ được xử lý qua bể bán tự hoại, sau đó được thoát ra mạng lưới thoát nước chung của khu đô thị Tiếp theo, nước thải tiếp tục qua trạm xử lý cục bộ nhằm nâng cao hiệu quả làm sạch trước khi được thải ra hệ thống thoát nước thành phố, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường đô thị.
Hệ thống thoát nước mưa được bố trí bằng ống đứng trong các hộp kỹ thuật để đảm bảo hiệu quả thoát nước Nước mưa được thu vào các rãnh quanh công trình tại tầng 1, sau đó được dẫn qua các đoạn uốn khúc trên đường thoát nhằm giảm áp lực trước khi xả ra rãnh thoát nước chính Việc bố trí hệ thống thoát nước hợp lý giúp ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn và đảm bảo an toàn cho công trình.
4 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy và thoát hiểm
Công trình là nhà ở chung cư có mật độ dân cư cao nên yêu cầu về phòng cháy chữa cháy và thoát hiểm là rất quan trọng
Hệ thống báo cháy tự động tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 5738-1995, đảm bảo an toàn tối đa cho công trình Các đầu dò khói được lắp đặt tại các khu vực bán hàng, phòng máy thang máy, phòng biến thế, phòng phát điện và phòng bảo vệ để phát hiện sớm các dấu hiệu cháy Đầu dò nhiệt được bố trí trong phòng biến thế và phòng phát điện nhằm nâng cao khả năng cảnh báo nhiệt độ bất thường Hệ thống còn gồm các chuông báo động lắp đặt tại các tầng nhà, cảnh báo kịp thời khi có sự cố cháy xảy ra Ngoài ra, hệ thống còn có các hộp kính chứa chuông báo cháy có thể đập vỡ dễ dàng để phát hiện nhanh hoả hoạn trong trường hợp khẩn cấp.
Hệ thống chữa cháy tự động gồm các đầu phun hoạt động tự nhiên khi phát hiện khói hoặc nhiệt thông qua các cảm biến đầu dò Bình xịt chữa cháy, bao gồm bình bột tổng hợp và bình khí CO2, được lắp đặt mỗi tầng với hai hộp chứa gần khu vực cầu thang bộ để đảm bảo khả năng phòng cháy chữa cháy hiệu quả.
Mỗi tầng đều được trang bị một họng nước chữa cháy và van tại các vị trí phù hợp để đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy Để duy trì yếu tố thẩm mỹ, các thiết bị này được lắp đặt trong hộp sắt sơn tĩnh điện, có màu giống với tường hoặc màu đỏ nổi bật Họng nước chữa cháy được đặt ở độ cao 1,25m so với mặt sàn hoàn thiện, đảm bảo dễ tiếp cận khi cần thiết.
Máy phát điện được đặt dưới tầng hầm nhằm đảm bảo thang máy luôn hoạt động liên tục trong mọi tình huống Thang bộ có bề rộng đủ lớn để người sử dụng dễ dàng thoát hiểm khi cần thiết Trong trường hợp xảy ra sự cố như hoả hoạn, hệ thống có thể đóng cửa thang để ngăn chặn khói hoặc khí độc lan vào, tạo ra một lối thoát hiểm an toàn và hiệu quả.
GIẢI PHÁP KẾT CẤU V À T ẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
GI ẢI PHÁP KẾT CẤU
1 Đặc điểm thiết kế nhà cao tầng
Trong thiết kế nhà cao tầng, việc lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp đóng vai trò vô cùng quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến bố trí mặt bằng và tổng thể chi phí xây dựng của công trình Theo đó, các giải pháp kết cấu đa dạng mang lại những lợi ích và hạn chế riêng, yêu cầu các kiến trúc sư và kỹ sư phải cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi và tối ưu hóa ngân sách Chọn giải pháp kết cấu phù hợp giúp nâng cao độ an toàn, ổn định và tiết kiệm chi phí thi công cho công trình nhà cao tầng.
Tải trọng thẳng đứng được truyền xuống đất qua hệ thống các cấu kiện thẳng đứng hoặc các cấu kiện nghiêng được liên kết chặt chẽ Các cấu kiện thẳng đứng này có thể là các khung xây dựng gồm hệ cột và dầm hoặc là những tường vững chắc có dạng đặc hoặc dạng mạng lưới, đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu cho công trình.
Trong thiết kế nhà cao tầng, tải trọng ngang đóng vai trò quan trọng vì gây ra nội lực lớn và chuyển vị đáng kể Khi chiều cao của công trình tăng lên, chuyển vị ngang cũng tăng nhanh, điều này có thể dẫn đến giảm chất lượng công trình do tăng thêm nội lực phụ Ngoài ra, chuyển vị lớn còn gây ra cảm giác không thoải mái cho người sinh sống và làm việc trong tòa nhà.
Hạn chế chuyển vị ngang:
Các kết cấu chịu lực của ngôi nhà phải đảm bảo khả năng chịu được tất cả các tải trọng ngang như gió và động đất Việc bố trí hệ thống giằng ngang theo cả phương dọc và phương ngang của ngôi nhà là rất quan trọng để đảm bảo độ ổn định công trình Hệ thống sàn dưới dạng dầm cao đóng vai trò truyền tải trọng ngang lên các kết cấu thẳng đứng, từ đó lực được truyền xuống móng Lựa chọn đúng các kết cấu sàn có ảnh hưởng lớn đến sơ đồ truyền tải trọng gió, tải trọng thẳng đứng, và quyết định hệ chịu lực phù hợp cho công trình.
Giảm trọng lượng của bản thân:
Giảm trọng lượng bản thân có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm áp lực tác dụng xuống nền đất, từ đó nâng cao độ bền và ổn định của công trình xây dựng Khi trọng lượng tổng thể giảm, tác động của gió và động đất cũng giảm rõ rệt, mang lại an toàn và bền vững cao hơn cho các cấu trúc Điều này giúp hệ kết cấu trở nên nhỏ gọn, tiết kiệm vật liệu xây dựng, đồng thời tăng hiệu quả kiến trúc và giảm chi phí thi công.
2 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu
2.1 L ựa ch ọn phương án k ết c ấu chung
2.1.1 Các giải pháp kết cấu
Theo các dữ liệu về kiến trúc như hình dáng, chiều cao nhà, không gian bên trong yêu cầu thì các giải pháp kết cấu có thể là
Trong hệ nhà cao tầng, các tường phẳng chịu lực đóng vai trò là các cấu kiện thẳng đứng chính của kết cấu Vách cứng được thiết kế để chịu tải trọng đứng, tuy nhiên, trong thực tế, tải trọng ngang chiếm ưu thế, buộc các tấm tường chịu lực phải chống cả tải trọng đứng và ngang Tải trọng ngang được truyền đến các tường qua các bản sàn, khiến tường cứng hoạt động giống như các consol có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp dùng tường chịu lực này phù hợp cho các công trình có chiều cao không lớn và yêu cầu phân chia không gian bên trong mà không cần không gian lớn mở rộng.
Hệ này bao gồm các thanh đứng và thanh ngang tạo thành các dầm liên kết cứng tại các nút giao nhau Các khung phẳng liên kết qua các thanh ngang để hình thành hệ khung không gian chắc chắn Đây là giải pháp khắc phục nhược điểm của hệ tường chịu lực, nhưng lại có hạn chế về kích thước cấu kiện lớn do phải chịu phần lớn tải ngang Độ cứng ngang của hệ kết cấu này còn hạn chế, dẫn đến chuyển vị ngang lớn và chưa tận dụng hết khả năng chịu tải ngang của lõi cứng.
Lõi chịu lực dạng vỏ hộp rỗng, gồm tiết diện kín hoặc hở, có chức năng chịu toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất, đảm bảo sự vững chắc của kết cấu Hệ lõi chịu lực có khả năng chịu lực ngang tốt, tận dụng hiệu quả giải pháp vách cầu thang bằng bê tông cốt thép Để khai thác tối đa ưu điểm của hệ kết cấu này, cần thiết kế sàn công trình dày và áp dụng biện pháp thi công đảm bảo chất lượng tại các vị trí giao nhau giữa sàn và vách.
Hệ truyền tải này hoạt động dựa trên nguyên tắc các bản sàn được gối trực tiếp vào kết cấu chịu lực nằm trong mặt phẳng tường ngoài, không cần sử dụng các gối trung gian bên trong Giải pháp này đặc biệt phù hợp cho các công trình cao tầng cực lớn, thường trên 80 tầng, giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và tiết kiệm diện tích nội thất.
Qua phân tích sơ bộ, mỗi hệ kết cấu của nhà cao tầng đều có ưu điểm và nhược điểm riêng; hệ tường chịu lực phù hợp với không gian hạn chế, nhưng khó đáp ứng yêu cầu rộng rãi của chung cư cao tầng Hệ khung chịu lực gây ra chuyển vị ngang lớn, với kích thước cấu kiện lớn, không phù hợp cho nhà dịch vụ Hệ lõi chịu lực đòi hỏi sàn dày và bố trí hợp lý, gây khó khăn trong thiết kế mặt bằng Để khắc phục các hạn chế này và đáp ứng yêu cầu kiến trúc cũng như kết cấu, phương án lựa chọn là hệ hỗn hợp, kết hợp nhiều hệ cơ bản Dựa trên phân tích thực tế, hai hệ hỗn hợp có tính khả thi cao nhất là hệ kết hợp giữa hệ khung chịu lực và hệ lõi chịu lực.
Sơ đồ này tập trung vào tính toán khung chịu tải trọng thẳng đứng, dựa trên diện tích truyền tải trọng đến các phần cấu kiện chịu tải ngang Nó cũng xem xét phần tải trọng đứng do các kết cấu chịu tải chính như lõi hoặc tường chịu lực gây ra Trong sơ đồ này, tất cả các nút khung đều có thiết kế khớp hoặc các cột đều có độ cứng chống uốn rất nhỏ, đảm bảo tính chính xác trong phân tích kết cấu.
Sơ đồ này thể hiện khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng, bao gồm xà ngang và các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trong trường hợp này, khung được liên kết cứng tại các nút, gọi là khung cứng, giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và độ ổn định của kết cấu Việc sử dụng khung cứng là phương pháp phổ biến trong thiết kế kết cấu nhằm đảm bảo sự vững chãi của toàn bộ hệ thống chịu lực.
Lựa chọn kết cấu chịu lực chính
Sơ đồ khung giằng là giải pháp hợp lý cho kết cấu Việc sử dụng kết cấu lõi (lõi cầu thang) chịu tải trọng đứng và ngang cùng khung tăng hiệu quả chịu lực của toàn bộ hệ kết cấu Kết cấu lõi còn giảm tải trọng ngang tác dụng vào các khung, giúp nâng cao hiệu quả chịu lực và khả năng làm việc đồng thời của khung và lõi Chính vì vậy, hệ khung giằng được chọn làm hệ kết cấu chính chịu lực cho công trình này, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả kết cấu tối ưu.
2.2 L ựa ch ọn phương án k ết c ấu sàn
2.2.1 Chọn giải pháp kết cấu sàn
Sàn nấm có ưu điểm giảm chiều cao tầng, giúp tăng số tầng trong cùng chiều cao nhà và thuận tiện cho thi công Tuy nhiên, để lắp đặt cấp nước, điện và điều hòa, cần làm trần giả, điều này làm giảm giá trị thực của ưu điểm này.
Nhược điểm của sàn nấm bao gồm khối lượng bê tông lớn dẫn đến chi phí xây dựng cao và kết cấu móng nặng nề, tốn kém Ngoài ra, dưới tác động của gió động và động đất, khối lượng tham gia dao động lớn gây ra lực quán tính lớn, làm tăng nội lực và khiến các cấu kiện trở nên nặng nề, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả về mặt giá thành và thẩm mỹ kiến trúc.
Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lượng bê tông khá nhỏ
Khối lượng dao động giảm Nội lực giảm Tiết kiệmđược bê tông và thép
L ỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN
- Chọn chiều cao dầm theo công thức :
Với ld= 8500mm ta có 1 1
- Chọn bề rộng dầm theo công thức :
- Vậy kích thước dầm chọn sơ bộ là : h d 700(mm) b d 300(mm)
- Chọn chiều cao dầm theo công thức :
- Chọn bề rộng dầm theo công thức :
- Vây kích thước dầm chọn sơ bộ là : h d 500(mm) b d 220(mm)
- Với dầm ban công chọn kích thước : 150 x 300 (mm)
- Chiều dày sàn bê tông được chọn theo công thức sau:
+ hmin = 6 cm với nhà dân dụng
+ D là hệ số phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng theo phương đứng tác dụng lên sàn, D = 0.8÷ 1.4; Chọn D = 1,1
+ l 1là nhịp tính toán theo phương chịu lực của bản sàn;
Hệ số m phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, với giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc theo hai phương bản kê 4 cạnh và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc theo một phương Trong trường hợp ô sàn nguy hiểm nhất với tỷ lệ L/Bh10/4200 = 1,62, sàn được thiết kế làm việc theo hai phương để đảm bảo độ an toàn Chiều dày sàn được tính toán dựa trên các yếu tố này nhằm đảm bảo khả năng chịu tải tối ưu và phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật.
Chọn chiều dày bản sàn tầng h b 150 mm
3.1 Xác định sơ b ộ ti ết di ện c ột
- Diện tích yêu cầusơ bộ của phần cộtbê tông cốt thépxác định như sau: t yc b k N
+ Kt là yếu tố kể đến ảnh hưởng của mô men uốn, tỷ lệ phần trămcốt thép và độ mảnh của cột, kt = 0,9 ÷ 1,5;
+ N là lực nén dọc trúc trong cột được tính theo công thức sơ bộ:
Trong bài viết này, n đại diện cho số tầng của công trình, còn S là diện tích chịu tải của cột, được tính dựa trên vùng chịu tải lấy theo nửa nhịp lân cận Tải trọng tác dụng lên sàn theo phương đứng trên mỗi mét vuông sàn sơ bộ thường dao động từ 1 đến 1,4 tấn/m², tương đương khoảng 1100 daN/m² cho các căn hộ Các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, tính toán kết cấu nhằm đảm bảo an toàn và tối ưu công năng cho công trình.
+ Rb là cường độ chịu nén của bê tông ( B25 có Rb,5Mpa = 1450T/m 2 )
Hình 2.1: Di ện ch ịu t ải c ủa c ột
- Chọn sơ bộ tiết diện cột:
+ Các diện tích chịu tải của 1 cột C2, C3, C4, C6, C10, C11, C14, C15, C18, C20, C21, C22 là tương đương nhau (Cột biên) Tính cho cột 3-A1,3
+ Các diện tích chịu tải của 2 cột C7,C8,C9,C12,C13,C16,C17 là tương đương nhau ( Cột giữa) Tính cho cột 8-B1,1
+ Các diện tích chịu tải của 3 cột C1,C5,C19,C23 là tương đương nhau (Cột góc) Tính cho cột 1-A.1,5
B ảng 2.1: Chọn sơ bộ tiết diện cột
Các công trình nhà ở chung cư cao tầng từ tầng 2 đến tầng 10 có thiết kế đồng bộ với diện tích vách lõi nhỏ trên mặt bằng, nhằm tối ưu hóa thi công và đảm bảo tính ổn định của công trình Để đạt được điều này, chúng tôi lựa chọn tiết diện cột chính giữa cho tất cả các tầng, với kích thước 60x60cm, giúp đảm bảo tính vững chắc và thuận tiện trong quá trình xây dựng.
Ta chọn tiết diện 40x 40 cm cho cột biên và cột góc tất cả các tầng.
3.2 Ki ểm tra độ m ảnh c ột
- Đối với công trình bê tông, độ mảnh của các cột phải đáp ứng yêu cầu.
Chiều dài tính toán của cột (l₀) được xác định bằng công thức l₀ = ψ × l, trong đó l là chiều dài hình học thực tế của cột và ψ là hệ số phụ thuộc vào loại liên kết hai đầu của cột Việc xác định chính xác chiều dài tính toán này rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong thiết kế và phân tích kết cấu Hệ số ψ thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện liên kết, giúp phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật trong quá trình tính toán cột.
0.7 cho khung nhà nhiều tầng có từ hai nhịp trở lên;
+ r là bán kính quán tính của tiết diện cột tính theo công thức r0.288b;
B ảng 2.2: Ki ểm tra độ mảnh các cột của các t ầng điển h ình
Cột h(mm) b(mm) r (mm) l(mm) l0(mm) b
Vậy cột đã chọn đảm bảo yêu cầu.
4 Chọn tiết diện lõi, vách
Lõi cứng là một tổ hợp gồm nhiều vách cứng liên kết với nhau theo hai phương khác nhau, đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu Nó được tính toán dựa trên phương pháp tương tự như vách cứng - một cấu kiện chịu nén lệch tâm, có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang hiệu quả Thiết kế lõi cứng giúp tăng độ vững chắc và khả năng chống chịu của cấu trúc, phù hợp với các công trình yêu cầu độ ổn định cao.
Theo TCXD 198-1997 tổng tiết diện lõi và vách xác định theo công thức:
+ Fvl: Tổng diện tích tiết diện lõi + vách
+ Fst : Tổng diện tích sàn từng tầng, Fst = 911 m 2
Tổng chiều dài các vách, lõi là: lvách = (3,86x2 + 7,5 ) + (3,3 x4 + 7,5 + 7,5 )= 43,42 (m)
Chọn chiều dày vách và lõi là: V = 30 cm
Thoả mãn các điều kiện vl 15cm và vl tan 3300 16,5( )
6 Lập mặt bằng kết cấu
L ập mặt bằng kết cấu các t ầng:
- Mặt bằng kết cấu tầng 1
- Mặt bằng kết cấu tầng 2 tầng 10
- Mặt bằng kết cấu tầng tum (mái)
Chi tiết mặt bằng kết cấu trong bản vẽ KC-01
7 Lựa chọn và lập sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực
7.1 L ựa ch ọn sơ đồ tính
Từ mặt bằng nhà ta thấy tỉ lệ L/B của phần cao tầng bằng 1 Mặt khác kiến trúc nhà gần như hình vuông, hệ lõi cứng được bố trí ở giữa
Các công trình có mặt bằng nhà vuông thường chịu lực theo hai phương gần như tương đương, giúp đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu Phương pháp tính toán hợp lý nhất là áp dụng hệ không gian gồm các thành phần chính như khung - sàn - vách cứng, đảm bảo tính vững chắc và an toàn cho công trình.
7.2 Cơ s ở tính toán k ết c ấu
- Giải pháp kiến trúc đã lập;
- Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động 2737-1995;
- Động lực học và ổn định công trình;
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCVN 5574-
- Giáo trình “ Kết cấu BTCT phần cấu kiện cơ bản.”
“ Kết cấu BTCT phần kết cấu nhà cửa.”
- Phần mềm tính toán kết cấu ETAB phiên bản 9.7.4
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
1 Cơ sởxác 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
Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của các kết cấu như cột, dầm, sàn và tải trọng do tường, vách kính đặt trên công trình Khi xác định tĩnh tải, cần xác định trọng lượng đơn vị làm cơ sở phân tải các sàn về các dầm dựa trên diện phân tải và độ cứng của kết cấu Phần mềm tự động cộng trọng lượng của các phân tử vách, cột và dầm vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân, do đó không cần tính riêng trọng lượng của các kết cấu chịu lực như cột, dầm, sàn và vách.
2.1 T ĩnh t ải hoàn thi ện
Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau:
Trong đó: q tc – Tải trọng tiêu chuẩn : q tc h ht kG m / 2 ; hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);
– Trọng lương riêng (kG/m 3 ); n– Hệ số độ tin cậy
2.2 T ĩnh t ải tường xây, vách ngăn
Tường ngăn giữa các phòng trong một căn hộ dày 110mm, tường bao chu vi
Chiều cao tường được xác định :
Trong đó : ht - Chiều cao tường;
H - Chiều cao tầng nhà; hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng.
Chú ý: Khi tính kể đến lỗ cửa, tải trọng tường 220mm và 110mm nhân với hệ số giảm tải 0,7
Tải trọng tường 110 không nằm trên dầm được tính dựa trên tổng diện tích sàn, sau đó chia đều cho toàn bộ diện tích Tải trọng tường nằm trên dầm được xác định dựa trên chiều dài 1m đặt trên dầm Việc tính toán chính xác này giúp đảm bảo sự an toàn và khả năng chịu lực của kết cấu xây dựng.
- Chiều dài tường 220, tầng điển hình : 189,96m
- Chiều dài tường 110, tầng điển hình : 136,2m
Tải tường các tầng điển hình: 898,5 0,7 136, 2 94,03(daN/m )2
Tĩnh tải của téc nước mái:
- Trọng lượng nước (8x5m 3 /1 téc): 8x10,0 = 80,0 (T) = 80.000 daN
Qui ra m 2 sàn mái : 84000 92,21 g 911 daN/m 2
Tĩnh tải được tính toán và trình bày trong Phụ lục 1 – 8
Hoạt tải của các phòng được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995
Kết quả tính toán hoạt tải được trình bày trong Phụ lục 9
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 cao tầng.
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
+ Chiều dài mặt đón gió : 30,6m
+ Chiều dài mặt đón gió : 29m
+ Chiều cao công trình tính từ cốt tự nhiên: 46,7m
4.1 Thành ph ần gió t ĩnh
Thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên công trình trên một đơn vị diện tích hình chiếu của công trình lên mặt phẳng vuông góc với hướng gió đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và kiểm soát độ an toàn của công trình Hiểu rõ áp lực gió tĩnh giúp các nhà xây dựng xác định chính xác các lực tác động, từ đó đảm bảo tính ổn định và bền vững của cấu trúc trong mọi điều kiện thời tiết Công thức tính áp lực gió tĩnh là yếu tố cốt lõi trong phân tích kỹ thuật, góp phần tối ưu hóa vật liệu và thiết kế kiến trúc phù hợp với quy chuẩn xây dựng.
Giá trị áp lực gió phụ thuộc vào vùng lãnh thổ và địa hình, cụ thể, công trình xây dựng tại Thái Bình thuộc vùng gió IV-B Do đó, chúng ta sử dụng giá trị W0 = 155 daN/m² để tính toán áp lực gió phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực.
- n : Hệ số vượt tải lấy bằng 1,2
- k : Hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao
- c : Hệ số cản chính diện
Trong các công trình có mặt bằng vuông và thiết kế đơn giản, áp lực gió tĩnh tác dụng lên bề mặt đón gió của công trình được xác định bằng các hệ số như chút = -0,6 và c đẩy = +0,8 Áp lực gió này quy về lục tập trung đặt tại tâm cứng của công trình, kết hợp với thành phần động của gió để đảm bảo tính chính xác trong tính toán và thiết kế kiến trúc.
Bảng tính toán gió tĩnh được trình bày trong Phụ lục 10
CHẤT TẢI VÀO SƠ ĐỒ TÍNH
Sử dụng phân mềm tính toán kết cấu ETABS, phiên bản 9.7.4
Sơ đồ tính là hệ khung không gian gồm hệ khung - sàn - vách cứng, giúp đảm bảo tính vững chắc của công trình Trục khung theo phương đứng được lấy trùng trục tim tường, còn trục khung theo phương ngang phù hợp với mức cốt sàn tương ứng để phản ánh đúng tải trọng Khi xem xét tác dụng của tải trọng gió, sàn được coi là cứng vô cùng trong mặt phẳng của nó, đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả và ổn định cho toàn bộ kết cấu.
2 Chất tải vào sơ đồ tính
Sơ đồ làm việc bao gồm các phần tử FRAME (thuộc cột và dầm), các phân tử SHELL (thuộc sàn, vách cứng, lõi)
Tĩnh tải bao gồm phần bê tông cốt thép của khung, sàn, vách, trong đó chỉ cần khai báo kích thước và các thông số vật liệu như γ, E Các lớp cấu tạo của sàn mái và trọng lượng của tường đặt trực tiếp lên sàn được tính toán và khai báo bổ sung dưới dạng tải trọng phân bố đều trên SHELL Đối với tường, tải phân bố đều trên dầm cũng được khai báo dưới dạng tải trọng phân bố đều trên SHELL từng tầng để đảm bảo độ chính xác trong phân tích kết cấu.
Trong thiết kế kết cấu, hoạt tải sàn và mái đều được khai báo dưới dạng lực phân bố đều trên phần tử SHELL để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả Khi các ô sàn có nhiều trường hợp hoạt tải khác nhau, ta sử dụng giá trị hoạt tải trung bình nhằm phản ánh chính xác tải trọng tác dụng lên kết cấu Điều này giúp tối ưu hóa tính toán và đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình.
+ Tải trọng ngang do gió: chất thành lực phân bố đều trên mức sàn tương ứng
3 Kết quả tính và tổ hợp tải trọng
Nhiệm vụ chính là tính cốt thép cho khung trục B Kết quả phân tích nội lực phần tử khung trục B được đưa ra dựa trên các trường hợp tải trọng khác nhau, bao gồm tải trọng tĩnh, tải trọng hoạt, gió từ phía trái và gió từ phía phải Phương pháp này giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn của cấu kiện chịu tác động của nhiều loại tải trọng khác nhau Việc xác định nội lực chính xác là bước quan trọng trong thiết kế để tối ưu hóa khả năng chịu lực của khung trục B, đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn xây dựng.
XX, Gió Trái Y, Gió phải YY được lấy từ kết quả nội lực etabs
Các tổ hợp tải trọng được tính toán theo TCVN 5574-2012, cụ thể như sau:
- Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải;
- Tổ hợp 2: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió X;
- Tổ hợp 3: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió XX;
- Tổ hợp 4: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió Y;
- Tổ hợp 5: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió YY;
- Tổ hợp 6: Tổ hợp bao (Tổ hợp 1÷5).
Trong đó: Gió XX là gió trực đối với gió X, tương tự như vậy với gió Y và gió YY
Tổ hợp nội lực là phương pháp tính toán nhằm xác định những giá trị nội lực bất lợi nhất để đảm bảo tính an toàn, khả năng chịu lực của công trình Quá trình tổ hợp nội lực (hoặc tổ hợp tải trọng) được thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế nhằm tối ưu hiệu quả và đảm bảo độ tin cậy của kết cấu Việc sử dụng tổ hợp nội lực giúp kiểm tra khả năng chịu lực của các thành phần kết cấu trong điều kiện tải trọng khác nhau.
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động qui định hai tổ hợp cơ bản:
- Tổ hợp cơ bản 1: Gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do một trường hợp của hoạt tải (có lựa chọn).
Tổ hợp cơ bản 2 bao gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do ít nhất hai hoạt tải, trong đó xét đến trường hợp bất lợi nhất Nội lực của hoạt tải được nhân với hệ số tổ hợp 0,9 để đảm bảo tính an toàn trong tính toán kết cấu.
Trong mỗi tổ hợp, việc tính toán tải trọng phụ thuộc vào trạng thái giới hạn được xác định rõ ràng, đồng thời hệ số độ tin cậy (hoặc hệ số vượt tải) của tải trọng cũng được áp dụng Tải trọng tính toán dựa trên tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số độ tin cậy nhằm đảm bảo độ an toàn và chính xác trong thiết kế Việc sử dụng hệ số này giúp phản ánh mức độ rủi ro và độ tin cậy của các tải trọng trong quá trình xây dựng và vận hành công trình.
Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hợp sau:
Cột khung không gian được bố trí cốt thép đối xứng do đó các giá trị Mxmax,
Mymax là những mômen lớn nhất về giá trị tuyệt đối.
THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN
THI ẾT KẾ CỘT
1 Lý thuyết tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên
Công trình có mặt bằng kết cấu gần như đối xứng, các cột chịu mômen theo cả
Khi tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên, việc xem xét các tác động của các tải trọng riêng như Mx, My và N là rất quan trọng để đảm bảo độ an toàn cấu kiện Tuy nhiên, việc tính riêng các trường hợp tải trọng này rồi cộng kết quả thép thường không đảm bảo an toàn vì không phản ánh đúng phân phối lực tổng thể, đặc biệt trong vùng chịu kéo và chịu nén Trong trường hợp chịu nén lệch tâm xiên, cánh tay đòn ngẫu lực thường nhỏ hơn so với khi cột chịu uốn nén phẳng, điều này ảnh hưởng đến tính toán lực tác dụng lên cột Thêm vào đó, việc cộng cốt thép như cách truyền thống có thể dẫn đến việc tính toán sai sót, đặc biệt là trong vùng góc phần tư chéo của cột, nơi chịu lực dọc N bị tính hai lần gây nguy hiểm về mặt cấu trúc.
Các tài liệu tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên trước đây chủ yếu dựa trên phương pháp chọn và bố trí cốt thép trước sau đó kiểm tra lại nén lệch tâm xiên bằng cách xác định vị trí đường trung hoà của tiết diện cột ở trạng thái giới hạn, dựa trên ứng suất trong cốt thép vùng chịu nén và chịu kéo Phương pháp này thường gây ra những hạn chế như tính toán phức tạp, dài dòng và đòi hỏi kinh nghiệm chọn cốt thép trước để đảm bảo độ chính xác và an toàn của kết cấu.
Hiện nay, tính cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn BS 8110-85 của Anh đã được GS TS Nguyễn Đình Cống chỉnh sửa phù hợp với TCVN - Tài liệu Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép - 2006 Cơ sở tính toán dựa trên các nguyên tắc và phương pháp mới, đảm bảo tính chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam Việc chỉnh sửa này giúp nâng cao độ chính xác trong thiết kế và ứng dụng kết cấu cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo các quy định mới nhất.
- Chiều dài tính toán của cột được xác định theo sơ đồ biến dạng của cột lo = l (3-1)
- Hàm lượng cốt thép trong cột:
Hàm lượng cốt thép đảm bảo
Hình 3.1: Mô hình bi ểu di ễn n ội l ực c ột
- Xuất kết quả chạy nội lực của ETABS dưới dạng bảng của EXCEL Lập bảng tổ hợp nội lực của cột khung KB tại 2 mặt cắt nguy hiểm nhất
Tiết diện cột là hình vuông, thiết kế với cốt thép bố trí đối xứng và đều quanh chu vi để đảm bảo tính ổn định và chịu lực hiệu quả Các cặp nội lực được chọn để tính toán dựa trên đặc điểm này nhằm đảm bảo độ chính xác trong kiểm định khả năng chịu lực của cột Việc xác định chính xác các nội lực phù hợp giúp tối ưu hóa kết cấu, nâng cao độ bền và an toàn cho công trình xây dựng.
+ Có N lớn nhất và M x , M y tương ứng
+ Có Mx lớn nhất và N, Mytương ứng
+ Có My lớn nhất và N, Mxtương ứng
+ Có độ lệch tâm 1 x M x e N ho ặc 1 y M y e N l ớn
1.2 Nguyên t ắc tính toán c ột ch ịu nén l ệch tâm xiên
Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép
Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:
Trong thiết kế kết cấu, tiết diện chịu lực nén N và mômen uốn Mx, My đều ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện Độ lệch tâm ngẫu nhiên eax và eay cần được xem xét để đảm bảo tính ổn định và an toàn của cấu trúc Sau khi phân tích uốn dọc theo hai phương chính, ta tính toán được hệ số x và y nhằm đánh giá ảnh hưởng của lệch tâm đến khả năng chịu lực Đồng thời, mômen đã gia tăng Mx1 cần được cập nhật để phản ánh chính xác trạng thái chịu lực thực tế của kết cấu.
Tùy vào mối tương quan giữa giá trị Mx1, My1 và kích thước các cạnh, ta sẽ lựa chọn áp dụng mô hình tính toán phù hợp theo phương x hoặc phương y Điều kiện và ký hiệu cụ thể được trình bày rõ ràng trong bảng tham khảo, giúp xác định chính xác phương pháp phù hợp cho từng trường hợp Việc phân chia này đảm bảo tính chính xác trong phân tích và thiết kế, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình tính toán.
B ảng 3 1: Mô hình tính toán c ột BTCT tiết diện chữ nhật
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện x 1 y 1 x y
M1 = Mx1 ; M2 = My1 ea = eax + 0,2eay h = Cy ; b = Cx
M1 = My1 ; M2 = Mx1 ea = eay + 0,2eax
Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h - a ; Z = h - 2a, các số liệu Rb Rs,
Rsc, Rnhư đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng.
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:
Tính mômen tương đương ( đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)
b (3-7) Độ lệch tâm 1 M e N , Với kết cấu siêu tĩnh eo = max (e1, ea)
Tính toán độ mảnh theo hai phương: x ox x l
Cốt thép trong cột được kiểm tra theo các trường hợp phụ thuộc vào độ lệch tâm eo và x1, với:
+ Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi o 0,3 o e
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:
+ Trường hợp 2: Nén lệch tâm bé:
Khi > 0,30 và đồng thời x1 >Rhotính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Tính lại x:
Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức
+ Trường hợp 3: Nén lệch tâm lớn:
h và đồng thời x1 < Rho Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
Tính Ast với hệ số k = 0,4 :
Lực cắt trong cột là nhỏ, cốt đai được xác định như sau:
+ Đường kính cốt đai đ ≥ 0,25 max
+ Trong đọan nối cốt thép u 10 L
+ Các vị trí khác u min ( 15 Lmin , 500 ) mm
2 Tính toán chi tiết thép cột C9, C10 khung trục B
- Bê tông, cột, vách, lõi, B25 có:
- Thép chịu lực AII: Rs = Ra' = 280 MPa = 2800 daN/cm 2
- Thép cấu tạo AI: Rs = Ra' = 225 MPa = 2250 daN/cm 2
Hình 3.2: V ị trí c ột C9, C10 2.2 Tính toán b ố trí c ốt thép c ột C10 –tr ục B t ầng h ầm
Cột BTCT 40x40cm có: Ac = 40x40 = 1600 cm 2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax = eay = 2,4 cm 1 1
Chọn chiều dày lớp bảo vệ 3cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén là: a = a' = 5cm ho = 40 - 5 = 35 (cm); Z = h - 2a = 40 - 2x5 = 30 (cm)
Từ việc tổ hợp nội lực kết quả từ Etabs ta chọn các bộ hai nội lực sau để tính:
- Nmax = 351870 daN; Mx = 310 daNm; My = 535 daNm ;
- N = 308730 daN; Mx,max = 506 daNm; My,max 15 daNm ; a N max = 351870 daN; M x = 310 daNm; M y = 535 daNm ;
M1 = My1 = 599,2daNm ; M2 = Mx1 = 347,2 daNm Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = eay + 0,2 eax = 2,4 + 0,2 x 2,4 = 2,88cm= 2,88mm
Với kết cấu siêu tĩnh eo = max (e1, ea) = max (2,1; 28,8) = 28,8 mm
h oTính toán gần như nén đúng tâm (lệch tâm rất bé):
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:
b N = 308730 daN; M x,max = 506 daNm; M y,max 15 daNm ;
M1 = My1 = 1126,65 daNm ; M2 = Mx1 = 561,66 daNm Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = eay + 0,2 eax = 2,4 + 0,2 x 2,4 = 2,88cm= 28,8mm
Với kết cấu siêu tĩnh eo = max (e1, ea) = max (4,3; 28,8) = 28,8 mm
h oTính toán gần như nén đúng tâm (lệch tâm rất bé):
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:
Ta tính toán thép cho t ổ hợp 1 có A st l ớn nhất A st = 55,75 cm 2
Chọn thép cột gồm 1622 (A s = 60,79cm 2 ) bố trí xung quanh chu vi cột. Như vậy hàm lượng cốt thép thực tế là: min
Thi ết kế cốt đai chịu cắt:
Xét các tổ hợp lực cắt tại chân cột:
Chọn cặp nội lực thứ nhấtđể tính toán: Q = 787,14 daN
Khả năng chịu cắt của bê tông là:
Lực cắt trong cột thường nhỏ hơn khả năng chịu cắt của bê tông, do đó, cốt đai trong cột chỉ cần được bố trí theo cấu tạo kỹ thuật Đường kính cốt đai được xác định dựa trên các tiêu chuẩn nhất định để đảm bảo độ bền và an toàn của kết cấu Việc chọn đúng đường kính cốt đai góp phần tăng cường khả năng chịu lực của cột và đảm bảo tính ổn định của toàn bộ công trình xây dựng.
đ max (1/4 dọc ; 5mm) = max (5,5mm ; 5mm) chọn = 8mm
Bố trí trong đoạn nối cốt thép : u 10 dọc = 220 mm
2.3 Tính toán b ố trí c ốt thép c ột C9-tr ục B t ầng h ầm
Cột BTCT 60x60cm có: Ac = 60x60 = 3600 cm 2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax = eay = 2,4 cm 1 1
Chọn chiều dày lớp bảo vệ 3cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén là: a = a' = 5cm ho = 60 - 5 = 55 (cm); Z = h - 2a = 60 - 2x5 = 50 (cm)
Dựa trên kết quả tổ hợp nội lực từ phần mềm Etabs, chúng tôi chọn các bộ hai nội lực sau để thực hiện tính toán: Bộ đầu tiên có giá trị Nmax = 494890 daN, Mx = 196 daNm, và My = 5727 daNm; trong khi đó, bộ thứ hai có nội lực N = 416430 daN, Mx,max = 4046 daNm, và My = 39 daNm.
Tính toán cột C9 tương tự như với cột C10 ta có các kết quả sau:
B ảng 3 2: Tính toán c ốt thép cột C 9
Tổ hợp Phương tính ea 1 M e N TH tính m0 Ast a 12,96 1.04 Phương Y 2,88 0,012 LT rất bé 1.08 0.4 6,28 b 12,96 1.03 Phương X 2,88 0,011 LT rất bé 1.08 0.47 -25,88
Ta tính toán thép cho trường hợp 1 có A st l ớn nhất A st =6,28
Chọn thép cột gồm 1625 (As = 78,49 cm 2 ) bố trí xung quanh chu vi cột.
Như vậy hàm lượng cốt thép thực tế là: min
Xét các tổ hợp lực cắt tại chân cột:
Chọn cặp nội lực thứ haiđể tính toán: Q = 4368,62 daN
Khả năng chịu cắt của bê tông là:
Lực cắt trong cột thường nhỏ hơn khả năng chịu cắt của bê tông, do đó, cốt đai trong cột chỉ cần bố trí theo cấu tạo thiết kế Độ lớn của đường kính cốt đai được xác định dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp để đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện Việc lựa chọn đường kính cốt đai phù hợp giúp tăng cường khả năng chống cắt, đồng thời tối ưu hóa penggunaan vật liệu xây dựng một cách hiệu quả.
đ max (1/4 d ọc ; 5mm) = max (6.25mm ; 5mm) chọn = 8mm
Bố trí trong đoạn nối cốt thép : u 10d ọc = 250 mm
Thép cột được tính toán tại bảng Phụ lục 18 và bản vẽ KC-02, KC-03.
THI ẾT KẾ DẦM
1 Cơ sở lý thuyết cấu tạo và tính toán dầm bê tông cốt thép
1.1 Cơ s ở lý thuy ết c ấu t ạo d ầm bê tông c ốt thép
Dầm là loại cấu kiện có chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều so với chiều dài của nó, giúp đảm bảo khả năng chịu lực tốt trong các công trình xây dựng Tiết diện ngang của dầm có thể dạng chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộp, và phổ biến nhất là dạng chữ nhật và chữ T Việc chọn loại tiết diện phù hợp rất quan trọng để tối ưu hóa khả năng chịu lực và độ bền của dầm trong kết cấu xây dựng.
Hình 3.3: Các d ạng ti ết di ện d ầm
Cốt thép trong dầm gồm có cốt dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai và cốt xiên (hình 3.4)
Hình 3.4: Các lo ại c ốt thép trong d ầm a) Cốt đai hai nhánh; b) Cốt đai một nhánh; c) Cốt đai bốn nhánh;
1 – Cốt dọc chịu lực; 2 – Cốt cấu tạo; 3 – Cốt xiên; 4 – Cốt đai.
Cốt dọc chịu lực đặt ở vùng kéo của dầm, đôi khi cũng có thể đặt tại vùng nén để tăng cường khả năng chịu lực Diện tích tiết diện ngang của cốt dọc được xác định dựa trên trị số mômen uốn của dầm để đảm bảo độ bền và an toàn Đường kính cốt dọc chịu lực thường dao động từ 10 đến 30 mm, phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật Số lượng thanh cốt dọc trong tiết diện phụ thuộc vào yêu cầu về diện tích chịu lực và chiều rộng của dầm, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu cho kết cấu.
Đối với các công trình có chiều rộng từ 15 cm trở lên, cần sử dụng ít nhất hai thanh cốt dọc để đảm bảo khả năng chịu lực tối ưu Khi bề rộng nhỏ hơn, có thể sử dụng một cốt dọc để phù hợp với kết cấu Cốt dọc chịu lực có thể được đặt thành một hoặc nhiều lớp, nhưng phải tuân thủ các nguyên tắc cấu tạo để đảm bảo độ bền và an toàn của kết cấu bê tông.
Cốt dọc cấu tạo có thể là:
Cốt giá được sử dụng để giữ vị trí của cốt đai trong quá trình thi công, đặc biệt đối với những dầm chỉ cần đặt cốt dọc chịu kéo theo tính toán Nó còn chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ, thường được làm bằng cốt thép có đường kính từ 10 đến 12mm để đảm bảo độ bền và chắc chắn của kết cấu.
Cốt thép phụ được đặt thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao của tiết diện vượt quá 70cm để đảm bảo tính ổn định của cấu trúc Các cốt thép này chịu các ứng suất do co nhót và nhiệt độ trong quá trình thi công, giúp giữ cho khung cốt thép không bị lệch khi đổ bê tông Việc bổ sung cốt thép phụ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của dầm bê tông cốt thép.
Tổng diện tích của cốt cấu tạo nên lấy khoảng 0,1% đến 0,2% diện tích của sườn dầm.
Cốt xiên và cốt đai chịu nội lực cắt Q, trong đó cốt đai kết hợp vùng bê tông chịu nén và vùng chịu kéo để đảm bảo khả năng chịu momen của tiết diện Góc nghiêng của cốt xiên thường là 45°, nhưng đối với dầm có chiều cao trên 80 cm, góc α là 60°, còn đối với dầm thấp và bản thì α = 30° Đường kính cốt đai thường từ 6 đến 10mm, và khi chiều cao h của dầm đạt trên 80cm, cần dùng cốt đai 8Φ hoặc lớn hơn Cốt đai có thể có hai nhánh, hoặc nhiều nhánh như hình 4.5 thể hiện, và khoảng cách, diện tích của cốt xiên và cốt đai được xác định dựa trên kết quả tính toán để đảm bảo an toàn cấu trúc.
1.2 Tính toán c ấu ki ện d ầm bê tông c ốt thép
1.2.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện dầm
Dựa trên nội lực được xuất ra từ phần mềm Etabs, chúng tôi xác định ba tổ hợp tải trọng lớn nhất tại ba vị trí của dầm (hai gối và nhịp giữa) Các dữ liệu này giúp tính toán chính xác lượng thép cần thiết cho dầm chính của tầng điển hình Việc phân tích công trình dựa trên kết quả từ Etabs đảm bảo tính chính xác và tối ưu trong thiết kế kết cấu dầm chính.
1.2.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện dầm Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và bố trí tương tự cho các dầm còn lại. a) Kiểm tra điều kiện đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
Trong đó: Hệ số k0 = 0,3 với bê tông B25 b) Kiểm tra điều kiện bê tông có đủ khả năng chịu cắt không:
Hệ số k1 = 0,6 đối với dầm.
2 Tính toán và bố trí cốt thép dầm D2-05 trục B tầng 2
- Bê tông, cột, vách, lõi, B25 có:
- Thép chịu lực AII: Ra = Ra' = 280 MPa = 2800 daN/cm 2
- Thép cấu tạo AI: Ra = Ra' = 225 MPa = 2250 daN/cm 2
2.2 Tính toán và b ố trí c ốt thép d ầm D2-03 t ầng 2
Từ việc tổ hợp nội lực kết quả từ Etabs ta có:
Phần tử Tiết diện Tổ hợp
2.2.1 Tính thép dọc chịu mômen dương: (tiết diện II-II giữa dầm)
Chọn nội lực tính toán là M + x = 0,618 Tm = 618 daNm;
Tính theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T, Cánh nằm trong vùng nén, tham gia chịu lực cùng với sườn.
Bề rộng cánh đưa vào tính toán là: bf = b + 2.Sc (3-17)
Hình 3.6: Các kích thước trong d ầm ch ữ T Trong đó : Sc không vượt quá trị số bé nhất trong ba giá trị sau:
+ 1/2 khoảng cách hai mép trong của dầm
= 1/2 x (850-40-30) = 390 (cm) + 1/6 nhịp dầm = 1/6 x 850 = 141,7 (cm) a s tr ục tr un g hò a bả n s àn
+ 6 hf : (với hc là chiều cao cánh lấy bằng chiều dày của bản hf cm;
Với điều kiện hf > 0,1h = 0,1 x 70 = 7 (cm)
Vậy chọn: Sc = 75 cm bf = b + 2Sc = 30+2 x 75 = 180 (cm)
Xác định vị trí trục trung hoà:
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ là 3cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén: a = a' = 5 cm
Ta có mômen: Mf = Rb bf hf (ho - 0,5hf ) (3-18)
Vậy ta có M = 618 daNm < Mf = 225112,5 daNm Trục trung hoà qua cánh Lúc này tính toán như đối với tiết diện chữ nhật bf x h = 180 x 70 cm
Chỉ cần đặt cốt đơn
Chọn cốt thép dọc 322 có As= 11,4 cm 2
2.2.2 Tính thép dọc chịu mômen âm: (tiết diện I-I đầu dầm)
Chọn nội lực tính toán là M - x = 2,285 Tm = 2285 daNm;
Tiết diện chịu M - cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua.
Chọn chiều dày lớp bảo vệ là 3cmkhoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén: a = a' = 5 cm
Chỉ cần đặt cốt đơn
Chọn cốt thép dọc 322 có As= 11,4 cm 2
2.2.3 Tính thép dọc chịu mômen âm (tiết diện III-III đầu dầm)
Chọn nội lực tính toán là M - x = 0,994 Tm = 994 daNm
Tiết diện chịu M - cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua
Chọn chiều dày lớp bảo vệ là 3cmkhoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo hoặc nén: a = a' = 5 cm
Chỉ cần đặt cốt đơn
Chọn cốt thép dọc 322 có As = 11,4 cm 2
Lấy giá trị lực cắt lớn nhất trên dầm để tính toán cốt đai :
Qmax = 0,26 T &0 daN ( Tại tiết diện III-III ) a) Kiểm tra điều kiện đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
Hệ số k0 = 0,3 với bê tông B25
Qmax = 0,26 (T) < 84,825 (T) Thoã mãn điều kiện b) Kiểm tra điều kiện bê tông có đủ khả năng chịu cắt không:
Hệ số k1 = 0,6 đối với dầm
Như vậy, bê tông đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng
Chọn đường kính cốt đai là 8 thép AI, có diện tích tiết diện là f đ = 0,50310 -4 m 2
R ađ = 16000 T/m 2 Số nhánh cốt đai n = 2.
Khoảng cách cốt đai được lấy như sau: max tt ct u u u u
Khoảng cách tính toán của cốt đai:
Khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai:
Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:
Vậy chọn cốt đai 8a200 cho dầm.
Chi tiết tính toán bố trí thép dầm được trình bày tại Phụ lục 19, và bản vẽ KC-02, KC-03
THIẾT KẾ SÀN
Bản là kết cấu phẳng có chiều dày khá nhỏ so với chiều dài và chiều rộng, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc nhà ở Trong các công trình xây dựng, các bản sàn thường có kích thước lớn trên mặt bằng, giúp đảm bảo sự vững chắc và ổn định cho toàn bộ công trình Việc lựa chọn kích thước phù hợp của bản sàn là yếu tố quyết định đến tuổi thọ và khả năng chịu lực của công trình xây dựng.
Chiều dày bản thường dao động từ 6 đến 20 cm, phù hợp với các chiều dài từ 2 đến 6 mét Trong các cấu kiện khác, kích thước và chiều dày của bản có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn tùy theo yêu cầu thiết kế Bê tông của bản thường có cấp độ bền chịu nén từ B12,5 đến B25, đảm bảo độ cứng và khả năng chịu lực của cấu kiện Đối với các cấu kiện chịu uốn bằng bê tông cốt thép, việc sử dụng bê tông có cấp độ bền cao giúp hạn chế độ võng và khe nứt rộng hơn, nhưng lại làm giảm hiệu quả kinh tế do chi phí cao hơn.
Hình 3.7: Sơ đồ b ố trí c ốt thép trong b ản a) Mặt bằng; b) Mặt cắt;
1 – Cốt thép chịu lực; 2 – Cốt thép phân bố.
Cốt thép trong bản gồm có cốt thép chịu lực và cốt phân bố bằng thép CI, CII, hoặc đôi khi là thép CIII Cốt thép chịu lực đặt trong vùng chịu kéo do mômen gây ra, với đường kính từ 6 đến 12mm trong các loại bản thông thường Số lượng cốt thép chịu lực được xác định dựa trên tính toán, thể hiện qua đường kính và khoảng cách giữa hai cốt thép cạnh nhau Khoảng cách giữa trục hai cốt thép chịu lực trong vùng có mômen lớn không được vượt quá giới hạn quy định để đảm bảo khả năng chịu lực của bản.
20 cm khi chiều dày bản h < 15 cm;
Để dễ đổ bê tông khi chiều dày ≥ 15 cm, khoảng cách giữa các cốt thép không nhỏ hơn 7 cm Cốt thép phân bố vuông góc với cốt thép chịu lực nhằm giữ vị trí của cốt thép chịu lực, phân phối lực tập trung và chịu ứng suất do co ngót, nhiệt độ gây ra Đường kính cốt thép thường từ 4 đến 8 mm, với số lượng không ít hơn 10% tổng cốt thép chịu lực tại tiết diện chịu mômen uốn lớn nhất Khoảng cách giữa các cốt thép phân bố thường từ 25 đến 30 cm, không vượt quá 35 cm, và chúng thường buộc hoặc hối thành lưới để đảm bảo độ chắc chắn.
2 Tính toán sàn tầng điển hình
Ta đi tính toán và bố trí thép cho 1 tầng điển hình là sàn tầng 2
Với mặt bằng kết cấu như đã bố trí, hệ dầm, cột, vách chia mặt bằng sàn tầng
2 thành 23 loại ô sàn có kích thước và tải trọng tác dụng khác nhau như bản vẽ
B ảng 3 6: Th ống k ê các lo ại ô s àn Ô sàn l 1 (m) l 2 (m) S
(m 2 ) a = l 2 /l 1 Loại bản sàn Ghi chú
2 3,6 6,81 24.516 1,892 BẢN KÊ 4 CẠNH Sàn có WC
4 3,6 6,7 24.120 1,861 BẢN KÊ 4 CẠNH Sàn có WC
6 3,6 5,01 18.036 1,392 BẢN KÊ 4 CẠNH Sàn có WC
7 3,6 6 21.600 1,667 BẢN KÊ 4 CẠNH Sàn có WC
19 3,6 4,2 15.120 1,167 BẢN KÊ 4 CẠNH Sàn có WC
Hình 3.8: M ặt b ằng k ết c ấu t ầng điển hình
Các ô sàn đều liên kết cứng ở 4 đầu với dầm hoặc vách, vì vậy khi tính toán chúng ta xem như các ô bản được ngàm ở 4 cạnh
Rb = 14,5 MPa = 145 daN/cm 2 ; Rbt = 1,05 MPa = 10,5 daN/cm 2
+ Thép sàn AI: Rs = Rs' = 225 MPa = 2250 daN/cm 2
ABCDE a Tải trọng(như đã tính ở phần tải trọng)
- Tĩnh tải : g = 566,6 daN/m 2 + 94,03 tải tường 110 phân bố
- Hoạt tải: Sàn phòng ở có p = 240 daN/m 2 q = g + p = 566,6+ 94,03 + 240,0 = 901 (daN/m 2 ) b Sơ đồ tính toán
Hình 3.9: Tính toán sàn theo sơ đồ kh ớp d ẻo
Tính ô sàn theo bản kê bốn cạnh theo sơ đồ khớp dẻo
Do sàn liên kết cứng với dầm và cột ở 4 cạnh nên nhịp tính toán lấy đến mép dầm. l02 = l2 - bd = 6810 - (220+300)/2 = 6550 (mm) l01 = l1 - bd = 4200 - (220+300)/2 = 3940 (mm) c Xác định nội lực
Giả thiết cốt thép trong mỗi phương được bố trí đều nhau ta có:
Thay vào phương trình trên ta có :
MII =M’II = 1,8 x M2 = 1,8 x 176,18= 317,124(daNm) d Tính cốt thép
Chọn ao= 1,5 cm h o = h - ao = 15 - 1,5 = 13,5 (cm)
Cắt ra 1 dải b = 1 m theo mỗi phương để tính.
+ Cốt thép chịu mômen âm MI = MI’ = 660,66 daNm = 66066 daNcm
Dự kiến đặt cốt thép lớp trên dạng mũ với chiều dài mũ tính từ mép dầm là L/4, cốt thép theo phương còn lại đặt theo cấu tạo, chọn 6a200
+ Cốt thép chịu mômen dương M1= 440,44 daNm= 44044 daNcm
Dự kiến đặt cốt thép lớp dưới theo 2 phương là 8a200
2.2 Tính ô sàn 2 ( b ản kê 4 c ạnh ) a Tải trọng
- Tĩnh tải : g = 490,5 daN/m 2 + 94,03 tải tường 110 phân bố
- Hoạt tải: Sàn phòng ở có vệ sinh p = 240 daN/m 2 q = g + p = 490,5 + 240 = 825 (daN/m 2 ) b Sơ đồ tính toán
Hình 3.10: Tính toán sàn theo sơ đồ đàn h ồi
Tính ô sàn theo bản kê bốn cạnh theo sơ đồ đàn hồi, để tính với giá trị mômen lớn, chống nứt, chống dẫn đến thấm ở phòng vệ sinh
Do sàn liên kết cứng với dầm và cột ở 4 cạnh nên nhịp tính toán lấy đến mép dầm l02 = l2 - bd = 6810 - (300+220)/2 = 6550 (mm) l01 = l1 - bd = 3600 - (300+220)/2 = 3340 (mm) m 1 m 2 m ii m' ii m' i m i
5 b m' ii m ii m 2 m i m ' i m 1 c Xác định nội lực
Tra bảng phụ lục 17 giáo trình BTCT I ta có:
MII = M’II = 0,0119 x 825 x 6,55 x 3,34 = 214,78 (daNm) d Tính cốt thép
Chọn ao= 1,5 cm h o = h - ao = 15 - 1,5 = 13,5 (cm)
Cắt ra 1 dải b = 1 m theo mỗi phương để tính.
+ Cốt thép chịu mômen âm MI = M’I = 738,18 daNm = 73818 daNcm
Dự kiến đặt cốt thép lớp trên dạng mũ với chiều dài mũ tính từ mép dầm là L/4, cốt thép theo phương còn lại đặt theo cấu tạo, chọn 6a200
+ Cốt thép chịu mômen dương M1= 342,92 daNm = 34292 daNcm
Dự kiến đặt cốt thép lớp dưới theo 2 phương là 8a200
2.3 Tính ô sàn 8 ( b ản lo ại d ầm) a Tải trọng
- Tĩnh tải : g = 566,6 daN/m 2 + 94,03 tải tường 110 phân bố
- Hoạt tải: Sàn phòng ở : p = 240 daN/m 2 q = g + p = 566,6 + 94,03 + 240 = 901 (daN/m 2 ) b Sơ đồ tính
Hình 3.11: Sơ đồ tính toán b ản lo ại d ầm
Tính ô sàn theo bản loại dầm tính theo sơ đồ khớp dẻo.
Cắt dải b = 1m theo phương cạnh ngắn để tính.
Do sàn liên kết cứng với dầm và cột ở 4 cạnh nên nhịp tính toán lấy đến mép dầm. l01 = l1 - bd = 2400 - (300 + 220)/2 = 2140 (mm) l02 = l2 - bd = 7810 - 300 = 7510 (mm)
2 m inmm inm m a xm c Xác định nội lực:
Bản ô 8 nằm ở trung tâm của cấu trúc, được mô tả là bản nhiều nhịp với bản 8 đặt ở nhịp giữa, giúp phân bổ đều lực tác động Trong đó, momen âm lớn nhất xuất hiện tại vị trí gối, còn momen dương đạt giá trị lớn nhất ở chính giữa nhịp, đảm bảo sự ổn định và cân đối của kết cấu.
+ Thép chịu mô men âm:
Dự kiến đặt cốt thép lớp trên dạng mũ với chiều dài mũ tính từ mép dầm là L/4, cốt thép theo phương còn lại đặt theo cấu tạo, chọn 6a200
+ Thép chịu mô men dương :
Dự kiến đặt cốt thép lớp dưới theo 2 phương là 8a200
2.4 B ố trí thép sàn cho công trình Để thuận tiện cho thi công với các ô sàn khác ta bố trí thép giống nhau
Thép lớp trên bố trí 8a200, thép gia cường 6a200 đặt trong vùng thép mũ L/4, cắt thép và bố trí thép mũ cạnh dài bằng thép mũ phương cạnh ngắn.
Thép lớp dưới bố trí 8a200
Chi tiết tính toán thống kê và bố trí thép sàn thể hiện trong Phụ lục 11 và bản vẽ KC-04.