thiết kế chung cư an phú giang quân 12

Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng.. Kết cấu cho công trình chung cư AN PHÚ GIANG: Do công trình

4.CỘT TRỤC A(C4)

Phần 1:

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1 Mục đích xây dựng công trình

Hiện nay, TP.HCM là trung tâm thương mại lớn nhất và đây cũng là khu vực mật độ dân số cao nhất cả nước, nền kinh tế không ngừng phát triển làm cho số lượng người lao động công nghiệp và mức độ đô thị hoá ngày càng tăng, đòi hỏi nhu cầu về nhà ở cũng tăng theo Do đó việc xây dựng nhà cao tầng theo kiểu chung cư là giải pháp tốt nhất để đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân, cán bộ công tác, lao động nước ngoài… Chung cư này thích hợp cho nhu cầu ở của người có thu nhập cao, người nước ngoài lao động tại Việt Nam, chung cư còn có thể cho thuê, mua bán…

2 Vị trí xây dựng công trình

Công trình được xây dựng tại khu vực năng động và nhiều tiềm năng nhất thành phố ta hiện nay là Q2, thành phố Hồ Chí Minh

3 Điều kiện tự nhiên

Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh được chia thành hai mùa rõ rệt

a) Mùa mưa : từ tháng 5 đến tháng 11 có

 Nhiệt độ trung bình : 25oC

 Nhiệt độ thấp nhất : 20oC

 Nhiệt độ cao nhất : 36oC

 Lượng mưa trung bình : 274.4 mm (tháng 4)

 Lượng mưa cao nhất : 638 mm (tháng 5)

 Lượng mưa thấp nhất : 31 mm (tháng 11)

 Độ ẩm tương đối trung bình : 48.5%

 Độ ẩm tương đối thấp nhất : 79%

 Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%

 Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm

b) Mùa khô :

 Nhiệt độ trung bình : 27oC

 Nhiệt độ cao nhất : 40oC

c) Gió :

Thịnh hành trong mùa khô :

 Gió Đông Nam : chiếm 30% - 40%

Thịnh hành trong mùa mưa :

 Gió Tây Nam : chiếm 66%

 Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình: 2,15 m/s

 Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ

 Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão

4 Qui mô công trình

 Công trình Chung cư An Phú Giang thuộc công trình cấp I

 Công trình gồm 10 tầng với 108 căn hộ

 Công trình có diện tích tổng mặt bằng (24.8x30.6 ) m2, bước cột lớn ,chiều

cao tầng trệt 4m và các tầng còn lại là 3.6m

 Chức năng của các tầng

 Tầng trệt diện tích :870 (m2) gồm : phòng dịch vụ internet , phòng lễ tân

, cửa hàng bách hoá , phòng họp , kho , nhà vệ sinh và sảnh lớn

 Tầng 2->10 diện tích :940 (m2) gồm một sãnh lớn và 8 căn hộ

Loại A : diện tích 108 (m2) gồm 3 phòng ngu,û 1 phòng khách, 1 phòng

ăn và nhà bếp Loại B : diện tích 78 (m2) gồm 2 phòng ngủ ,1 phòng khách, 1 phòng

ăn và nhà bếp

II CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1 Giải pháp giao thông nội bộ

 Về mặt giao thông đứng được tổ chức gồm 2 cầu thang bộ kết hợp với 2 thang máy dùng để đi lại và thoát người khi có sự cố

 Về mặt giao thông ngang trong công trình ( mỗi tầng) là các hành lang chạy

xung quanh giếng trời của công trình thông suốt từ trên xuống

2 Giải pháp về sự thông thoáng

 Tất cả các căn hộ đều nằm xung quanh giếng trời có kích thước 2.5x10.2m

suốt từ tầng mái đến tầng trệt sẽ phục vụ việc chiếu sáng và thông gió cho

công trình

 Ngoài ra tất cả các căn hộ đều có lỗ thông tầng để lấy ánh sáng tự nhiên,

trên tầng mái tại các lỗ thông tầng ấy ta lắp đặt các tấm kiếng che nước mưa

tạc vào công trình

III GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1 Hệ thống điện

 Nguồn điện cung cấp cho chung cư chủ yếu là nguồn điện thành phố (mạng điện quận 2), có nguồn điện dự trữ khi có sự cố cúp điện là máy phát điện đặt ở tầng trệt để bảo đảm cung cấp điện 24/24h cho chung cư

 Hệ thống cáp điện dược đi trong hộp gain kỹ thuật và có bảng điều khiển cung cấp điện cho từng căn hộ

2 Hệ thống nước

 Nguồn nước cung cấp cho chung cư là nguồn nước thành phố, được đưa vào bể nước ngầm của chung cư sau đó dùng máy bơm đưa nước lên hồ nước mái, rồi từ đây nước sẽ được cung cấp lại cho các căn hộ Đường ống thoát nước thải và cấp nước đều sử dụng ống nhựa PVC

 Mái bằng tạo độ dốc để tập trung nước vào các sênô bằng BTCT, sau đó được thoát vào ống nhựa thoát nước để thoát vào cồng thoát nước của thành phố

3 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

 Các họng cứu hỏa được đặt hành lang và đầu cầu thang, ngoài ra còn có các hệ thống chữa cháy cục bộ đặt tại các vị trí quan trọng Nước cấp tạm thời được lấy từ hồ nước mái

4 Hệ thống vệ sinh:

 Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trước khi cho hệ thống cống chính của thành phố Bố trí các khu vệ sinh của các tầng liên tiếp nhau theo chiều đứng để tiện cho việc thông thoát rác thải

5 Các hệ thống kỹ thuật khác

 Thanh chống sét nhà cao tầng, còi báo động, hệ thống đồng hồ

IV HẠ TẦNG KỸ THUẬT

 Sân bãi, đường nội bộ được làm bằng BTCT, lát gách xung quanh toàn ngôi nhà Trồng cây xanh, vườn hoa tạo khung cảnh, môi trường cho chung cư

V CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1 Các qui phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế

 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 356 –2005

 Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737 - 1995

 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45 - 1978

 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205 - 1998

 Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 198 – 1997

 Tiêu chuẩn nhà cao tầng – thiết kê cọc khoan nhồiá TCXD 195 – 1997

2 Giải pháp kết cấu cho công trình

a Phân tích khái quát hệ chịu lực về NHÀ CAO TẦNG nói chung

Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng

 Hệ tường cứng chịu lực (Vách cứng): Cấu tạo chủ yếu trong hệ kết cấu công

trình chịu tải trọng ngang: gió Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vi thang máy tạo hệ lõi cùng chịu lực và chu vi công trình để có độ cứng chống

xoắn tốt

 Hệ khung chịu lực : Được tạo thành từ các thanh đứng ( cột ) và ngang (Dầm,

sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian

b Kết cấu cho công trình chung cư AN PHÚ GIANG:

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn nên giải pháp kết cấu chính của công trình được chọn như sau :

 Kết cấu móng dùng hệ móng cọc ép đài băng, cọc có d=400mm

 Kết cấu sàn tất cả các tầng là sàn dầm BTCT dày 15 cm

 Công trình có mặt bằng hình chữ nhật : A x B = 28.4 x 30.6m, tỉ số B/A = 1,08 Chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 37.1m, do đó công trình chịu tải đứng khá lớn và chịu tải trọng ngang nhỏûø Từ đó ta chỉ dùng hệ khung chịu lực cho công trình

 Tường bao che công trình là tường gạch trát vữa ximăng Bố trí hồ nước mái trên sân thượng phục vụ cho sinh hoạt và cứu hỏa tạm thời, nước cứu hỏa và sinh hoạt là được ngăn riêng biệt để sử dụng riêng

VI CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1 Cường độ tính toán của vật liệu

a Bê tông cọc và móng

2 Tải trọng đứng tác động lên công trình :

 Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu:

 Về mặt truyền lực: đảm bảo cho giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (để truyền tải ngang, chuyển vị…)

 Yêu cầu cấu tạo: Trong tính toán không xét việc sàn bị giảm yếu do các lỗ khoan treo móc các thiết bị kỹ thuật (ống điện, nước, thông gió,…)

 Yêu cầu công năng: Công trình sẽ được sử dụng làm cao ốc văn phòng nên các hệ tường ngăn (không có hệ đà đỡ riêng) có thể thay đổi vị trí mà không làm tăng đáng kể nội lực và độ võng của sàn

 Ngoài ra còn xét đến yêu cầu chống cháy khi sử dụng…

 Do đó trong các công trình nhà cao tầng, chiều dày bản sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình khác mà sàn chỉ chịu tải đứng.Ta chọn bản sàn bê tông cốt thép dày 15cm.(=2500 kg/m3)

 Số liệu tải trọng đứng và cầu tạo sàn tính theo bảng sau :

Trọng lượng riêng của vật liệu và hệ số vượt tải :

Đơn

vị tính

Trọng lượng riêng

Hệ số vượt tải

Bê tông cốt thép

Vữa XM trát , ốp , lát

Gạch ốp , lát

Đất đầm nện chặt

Tường xây gạch thẻ

Tường xây gạch ống

Bê tông sỏi nhám nhà xe

Bê tông lót móng

Lớp chống thấm

Đường ống thiết bị kỹ thuật

T/m 3

T/m 3 T/m 3 T/m 3

T/m 3 T/m 3 T/m 3

T/m 3 T/m 2 T/m 2

2.50 1.80 2.00 2.00 2.00 1.80 2.00 2.00 0.02 0.50

1.1 1.2 1.1 1.2 1.2 1.2 1.1 1.2 1.2 1.3

Tỉnh tải tác dụng lên từng loại sàn

SÀN VĂN PHÒNG -KHU Ở –HÀNH LANG – BAN CÔNG

Các lớp cấu tạo sàn



( mm )

 (daN/m3)

gtc (daN/m2 )

tt ( daN/m2 )

CẤU TẠO SÀN VỆ SINH :

Cấu tạo sàn 

( mm )

 (daN/m3)

gtc (daN/m2 ) n

gstt (daN/m2 )

CẤU TẠO SÀN MÁI :

Lớp

Cấu tạo

Chiều dày (mm)

Hệ số Vượt tải (DaN/m3)

Tải trọng tính toán

Gtt (daN/m2)

Các lọai họat tải sử dụng cho công trình : lấy theo TCVN 2737-1995

Sảnh, cầu thang

Nước (hồ nước máí)

Khu vực Garage

Khu vực phòng khách,

Khu vực văn phòng

3 Tải trọng gió tĩnh

VII CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH

Sử dụng chương trình ETAB 9.5.0

 Do ETAB là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho Nhà Cao Tầng nên việc đưa số liệu và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

2 Nhập dữ liệu vào máy

a Đưa công trình lên mô hình

 Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, đơn giản hoá và quan niệm các cấu kiện rồi đưa mô hình ETAB

b Kích thước tiết diện cho các cấu kiện

 Do hệ chịu lực của nhà là hệ kết cấu siêu tĩnh nên nội lực trong khung không những phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu, tải trọng mà còn phụ thuộc vào độ cứng của các cấu kiện Do đó cần phải xác định sơ bộ kích thước tiết diện

 Chọn chiều dày sàn:

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

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

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

hb = 1

50x L1 Với L1=7,40 m: là chiều dài cạnh ngắn của ô bản điển hình (ô bản S2)

hb= 1 740 14.8cm

50  Vậy lấy chiều dày toàn bộ các tầng sàn h = 15 cm

 Chọn tiết diện dầm:

Tất cả các hệ dầm ta chọn cùng hd

112

112

1

880 = (5573,3) (cm) Chọn hd= 70cm bdầm= (0,250,5) h Chọn bd = 30 cm

1 12

1 12

1

740 = (46.361.7) (cm) Chọn hd= 60cm bdầm= (0,250,5) h Chọn bd = 30 cm

 Dầm công son : 300 x 400

 Dầm đà môi : 200x400

c Chọn sợ bộ tiết diện cột

 Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ như sau :

qi - tải trọng phân bố trên 1m2 sàn thứ i

Si - diện tích truyền tải xuống cột tầng thứ i

 = 11.5 - hệ số kể tới tải trọng ngang; chọn  = 1

Rn = 130 (daN/ cm2) :cường độ chịu nén của bêtông mác 300

Chọn sơ bộ q = 1100 daN/m2(lấy một cách gần đúng)

Bảng sơ bộ chọn tiết diện cột chính TRỤC 3:

Bảng sơ bộ chọn tiết diện cột chính TRỤC 2,TRỤC 4

Bảng sơ bộ chọn tiết diện cột phụ TRỤC 3

Bảng sơ bộ chọn tiết diện cột phụ TRỤC 1’ ,TRỤC 4’’

3 Quan niệm tính toán và phương pháp PTHH của các chương trình ETAB

a Phương pháp xác định NỘI LỰC

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng

thể hiện theo ba mô hình như sau :

Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ

yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này

Mô hình rời rạc: ( Phương pháp phần tử hữu hạn ) Rời rạc hoá toàn bộ hệ

chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết được cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như STAAD III, Feap, Xetabs95, FBTW, SAP86,

SAP90, SAP2000

Mô hình Rời rạc - Liên tục: ( Phương pháp siêu khối ) Từng hệ chịu lực được

xem là Rời rạc , nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các

liên kết trượt xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) : Trong phương pháp

phần tử hữu hạn vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên

cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và

mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng ( hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong cơ học

Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán.Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút ) theo trục tọa độ riêng của phần tử

1 Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu

2 Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó

3 Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

4 Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

5 Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu : phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

b Phân tích tĩnh kết cấu đàn hồi tuyến tính

Phương trình cân bằng có dạng: [ K ] {u} = {P} (1.1)

[K] – ma trận độ cứng của kết cấu được ghép lại từ các ma trận độ cứng của các phần tử hữu hạn

{u} – ma trận chuyển vị nút của kết cấu được rời rạc hóa

{P} – ma trận các tải trọng nút tương dương của kết cấu rời rạc hóa

c Phân tích động kết cấu đàn hồi tuyến tính

Phương trình cân bằng có dạng: {M] {u } + [c]{u. } + [K]{u} = {P}(1.2)

[M] – ma trận khối lượng tập trung từ các ma trận khối lượng của các phần tử [c] – ma trận các hệ số cản làm hao tốn năng lượng và dao động sẽ tắt dần {P} – ma trận các tải trọng kích thước, thường là các lực có chu kỳ phụ thuộc vào thời gian

Trường hợp dao động riêng của kết cấu không xét đến ảnh hưởng của lực kích thích và lực cản của môi trường phương trình (1.2 ) được viết lại tương ứng như sau :

[ M ] {u. } + [ K ] { u} = { 0 } (1.3) Giả thiết dao động có dạng tuần hoàn: { u } = { uo } coswt (1.4)

Trong đo:ù {uo } là ma trận chuyển vị tại thời điểm t = 0

 - tần số riêng của dao động

Từ (1.3) và (1.4) ta rút ra được dạng đặc trưng xác định tần số riêng  [ K ] - 2 [ M ] {uo } = { 0 } (1.5)

vì { uo } khác không nên :det | [ K ] - 2 [ M ] | = 0 (1.6)

Khai triển định thức (1.6) để xác định các tần số riêng i tương ứng với các dạng dao động riêng của kết cấu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và thuận lợi của máy vi tính, ta có rất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính