Đồ án tốt nghiệp ngành cnkt công trình xây dựng thiết kế cao ốc eco green city

 Dự án được tọa lạc ngay trên đường vành đai 3, ngay cạnh công viên Yên Sở, chỉ cách trung tâm thủ đô 7km, đồng thời hệ thống đường tiện lợi đi sân bay Quốc tế Nội Bài và cảng Hải Phòng

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

- -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CAO ỐC ECO GREEN CITY

(PHẦN THUYẾT MINH)

GVHD : ThS NGUYỄN TỔNG SVTH : NGUYỄN VĂN DIỆP MSSV : 16349005

KHÓA : 2016 - 2018

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2018

CAPSTON PROJECT’S TASK

Name’s Student: NGUYEN VAN DIEP Student ID: 16349005

Facuty: Civil Engineering Class: 163490A

Advisor: MSC NGUYEN TONG Phone: 01644613249

Start date: 04/09/2017 Finish date: 4/1/2018

1 Project’s name:

The Eco Green City

2 Input Data:

 Architectuaral profile ( provide by Advistor )

 Soil profile ( provide by Advistor )

3 The contents of capstone project

3.1 Architecture:

Reproduction of architectuaral drawings

3.2 Structure:

 Modeling, analysis and design typical floor

 Modeling, analysis and design staircase

 Modeling, analysis and design frame 4 & B

3.3 Foundation:

 Modeling, analysis and design bored piles

4 Product:

01 thesis and 01 appendix

23 drawings A1 (7 Architecture, 16 Structure)

ADVISOR HCMC, day 04 month 01 year 2018

HEAD OF FACULTY

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắC nhất em xin gửi đến quý thầy cô khoa Xây Dựng – Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt trong học kì này một bước ngoặc khi em trước khi em chính thức trở thành một kỹ sư đó là hoàn thành luận văn tốt nghiệp dưới sự chỉ dẫn của thầy ThS Nguyễn Tổng

Em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tâm hướng dẫn, những kiến thức thầy truyền đạt cho

em thật quý báu, không chỉ là kiến thức chuyên ngành đơn thuần, thầy còn chia sẽ những kỹ năng sống, những trải nghiệm mà bản thân thầy đã trải qua

Một lần nữa em xin chân thàn cảm ơn thầy ThS Nguyễn Tổng và quý thầy cô khoa

Xây Dựng đã tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành bài luận văn một cách tốt nhất

Tp.HCM, Tháng 12 năm 2017

Sinh viên

NGUYỄN VĂN DIỆP

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1

1.2 QUY MÔ VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG CÔNG TRÌNH 1

1.3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 2

1.3.1 Thiết kế mặt bằng 2

1.3.2 Thiết kế mặt đứng 2

1.3.3 Kết cấu 3

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU KHU VỰC XÂY DỰNG 3

1.4.1 Mùa mưa 3

1.4.2 Gió 3

1.5 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 4

1.5.1 Thông gió và chiếu sáng tự nhiên 4

1.5.2 Hệ thống điện 4

1.5.3 Hệ thống nước 4

1.5.4 Hệ thống chống cháy nổ 4

1.5.5 Thu gom và xử lí rác 5

1.5.6 Giải pháp hoàn thiện 5

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT TÍNH TOÁN KẾT CẤU 6

2.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 6

2.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 6

2.2.1 Giải pháp vật liệu 6

2.2.2 Vật liệu khác 7

2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 7

2.3.1 Phương pháp phần tử hữu hạn 7

2.3.2 Lựa chọn công cụ tính toán 8

2.3.2.1 Phần mềm SAFE v12.3.0 8

2.3.2.2 Phần mềm ETABS v9.7.4 8

2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 8

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 9

3.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SÀN, DẦM, CỘT 9

3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG: 10

3.2.1 Tĩnh tải: 10

3.2.2 Hoạt tải sàn: 11

3.2.3 Giải nội lực sàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn (SAFE v12.3.2)

12

3.2.3.1 Cơ sở lý thuyết 12

3.2.3.2 Kết quả nội lực 12

3.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN ĐIỂN HÌNH 15

3.4 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG NGẮN HẠN 16

3.5 ĐỘ VÕNG DÀI HẠN 17

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CẦU THANG 19

4.1 TỔNG QUAN 19

4.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG 19

4.2.1 Tỉnh tải 19

4.2.2 Hoạt tải 20

4.2.3 Tổng tải trọng 20

4.3 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC BẢN THANG 20

4.5 THIẾT KẾ THÉP DẦM THANG 23

4.5.1 Tải trọng tác dụng lên dầm thang 23

4.5.2 Sơ đồ tính và nội lực dầm thang 23

4.5.3 Thiết kế thép dầm thang 25

4.6 KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ CẦU THANG 25

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GIAN 27

5.1 NHẬN XÉT TỔNG QUAN 27

5.2 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN 27

5.2.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn: 27

5.2.2 Chọn sơ bộ kích thước dầm: 28

5.2.3 Chọn sơ bộ kích thước vách: 28

5.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỆ KHUNG 28

5.3.1 Tải trọng đứng 28

5.3.2 Tải trọng gió 28

5.3.2.1 Tính toán thành phần gió tĩnh 28

5.3.2.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió 29

5.3.3 Tải trọng động đât 35

5.3.3.1 khái quát về động đất 35

5.3.3.2 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động 35

5.3.3.3 Thông số công trình 35

5.3.4 Tổ hợp tải trọng 38

5.4 THIẾT KẾ CỐT THÉP HỆ KHUNG 39

5.4.1 Thiết kế cốt thép dầm tầng điển hình 39

5.4.1.1 Thiết kế cốt dọc 40

5.4.1.2 Thiết kế cốt đai 41

5.4.2 Thết kế cốt thép cột khung trục A 41

5.4.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán cột lệch tâm xiên 41

5.4.2.2 Áp dụng tính toán cột tầng điển hình cột C1 (500x700) tầng 17 44

5.4.2.3 Tính toán cốt đai cột 47

5.5 TÍNH CỐT THÉP VÁCH 48

5.5.1 Phương pháp giả thiết vùng biên chịu momen 48

5.5.2 Tính cốt thép dọc cho vách P1 50

5.5.3 Tính toàn cốt thép ngang cho vách 51

5.6 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH 51

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÓNG 53

6.1 SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 53

6.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 55

6.2.1 Thông tin cọc 55

6.2.2 Sức chịu tải của cọc 55

6.2.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 55

6.2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền ( Mục 7.2.3 TCVN 10304:2014) 56

6.2.2.3 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT – Dùng công thức của viện kiến trúc nhật bản 59

6.2.2.4 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 61

6.2.2.5 Sức chịu tải thiết kế 63

6.2.2.6 Bố trí hệ móng công trình 63

6.2.3 Thiết kế móng M1 64

6.2.3.1 Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc móng M1 65

6.2.3.2 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 66

6.2.3.3 Tính lún khối móng quy ước 69

6.2.3.4 Kiểm tra xuyên thủng đài móng 70

6.2.3.5 Thiết kế cốt thép cho đài móng M1 70

6.2.4 Thiết kế móng M2 71

6.2.4.1 Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc móng M1 71

6.2.4.2 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 72

6.2.4.3 Tính lún khối móng quy ước 75

6.2.4.4 Kiểm tra xuyên thủng đài móng 75

6.2.4.5 Thiết kế cốt thép cho móng M2 76

6.2.5 Thiết kế móng lõi thang M3 77

6.2.5.1 Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc móng lõi thang M3 77

6.2.5.2 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 81

6.2.5.3 Kiểm tra lún móng khối quy ước 83

6.2.5.4 Thiết kế cốt thép móng M3 84

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bê tông sử dụng 1

Bảng 2.2 Cốt thép sử dụng 1

Bảng 3.1 Tải trọng do các lớp hoàn thiện sàn 10

Bảng 3.2 Tải trọng do các lớp hoàn thiện sàn dịch vụ siêu thị 10

Bảng 3.3 Tải trọng do các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh 10

Bảng 3.4 Tải sàn mái 11

Bảng 3.5 Hoạt tải sàn 11

Bảng 3.6 Tính thép sàn trip1 cho sàn điển hình 16

Bảng 4.1 Tỉnh tải hoàn thiện bản chiếu nghỉ 19

Bảng 4.2 Tĩnh tải bản thang nghiêng 20

Bảng 4.3 Kết Quả Bố Trí Cốt Thép Cầu Thang 23

Bảng 4.4 Kết Quả Bố Trí Cốt Thép Dầm Thang 25

Bảng 5.1 Giá trị tính toán của tải trọng gió tĩnh quy về tải tập trung 27

Bảng 5.2 Chu kì và tần số dao động của công trình 30

Bảng 5.3 Giá trị tính toán của tải trọng gió động theo phương X 33

Bảng 5.4 Giá trị tính toán của tải trọng gió động theo phương Y 34

Bảng 5.5 Chu kì và tần số dao động của công trình 37

Bảng 5.6 Các trường hợp tải trọng 38

Bảng 5.7 Tổ hợp tải trọng 39

Bảng 5.8 Bảng tính thép dầm B19 41

Bảng 5.9 Tổ hợp chuyển vị 52

Bảng 6.1 Thống kê địa chất 54

Bảng 6.2 Hệ số tỉ lệ tầng lớp đất 56

Bảng 6.3 Xác định thần phần kháng của đất trên thành cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 59

Bảng 6.4 Xác định thần phần kháng của đất trên thành cọc theo thí nghiệm SPT 61

Bảng 6.5 Xác định thần phần kháng của đất trên thành cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 62

Bảng 6.6 Tổng họp sức chịu tải của cọc 63

Bảng 6.7 Bố trí số lượng cọc trong móng 63

Bảng 6.8 Phản lực đầu cọc móng M1 65

Bảng 6.9 Nội lực dùng kiểm tra áp lực dưới nền mũi cọc 66

Bảng 6.10 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 68

Bảng 6.11 Kết quả tính thép móng M1 71

Bảng 6.12 Phản lực đầu cọc móng M2 71

Bảng 6.13 Nội lực dùng kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 72

Bảng 6.14 Kiểm tra áp lực dưới nền mũi cọc 76

Bảng 6.15 Kết quả tính thép móng M1 77

Bảng 6.16 Phản lực đầu cọc móng lõi tahng M3 80

Bảng 6.17 Nội lực dùng kiểm tra áp lực dưới nền dưới mũi cọc 81

Bảng 6.18 Bề dày lớp đất 81

Bảng 6.19 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc 83

Bảng 6.20 Kiểm tra lún móng lõi thang M3 84

Bảng 6.21 Kết quả tính thép móng M1 85

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vị trí tòa nhà Cao ốc văn phòng 1

Hình 3.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình 9

Hình 3.2 Mô hình sàn trong safe 12

Hình 3.3 Momen M11 phân bố trong sàn 13

Hình 3.4 Momen M22 phân bố trong sàn 13

Hình 3.5 Dải strip thep phương X 14

Hình 3.6 Dải strip thep phương Y 14

Hình 3.7 Momen dải strip thep phương X 15

Hình 3.8 Momen dải strip thep phương Y 15

Hình 3.9 Kết quả độ võng ngắn hạn sàn tầng điển hình 16

Hình 3.10 Kết quả độ võng dài hạn sàn tầng điển hình 17

Hình 4.1 Tỉnh tải 21

Hình 4.2 Hoạt tải 21

Hình 4.3 Biểu đồ momen của bản thang 21

Hình 4.4 Biểu đồ lực cắt của bản thang 22

Hình 4.5 Phản lực tại gối tựa của bản thang 22

Hình 4.6 Sơ đồ truyền tải 24

Hình 4.7 Biểu đồ momen của dầm thang 24

Hình 4.8 Biểu đồ lực cắt của bản thang 24

Hình 4.9 Kết quả chuyển vị của bản thang 26

Hình 5.1 Sơ đồ tính toán động lực tải gió tác dụng lên công trình 30

Hình 5.2 Đồ thị xác định hệ số động lực 31

Hình 5.3 Biểu đồ phổ phản ứng thiết kế theo phương ngang 38

Hình 5.4 Mặt bằng dầm tầng điển hình 39

Hình 5.5 Biểu đồ bao momen dầm tầng điển hình 40

Hình 5.6 Mặt đứng và mặt cắt vách 48

Hình 6.1 Cao trình ứng với các vị trí để tra fi và qb 58

Hình 6.2 Mặt bằng bố trí móng 64

Hình 6.3 Kết quả phản lực đầu cọc móng Max (TH1) M1 66

Hình 6.4 Mặt cắt khối móng qui ước móng M1 69

Hình 6.5 Momen phương X (TH1) và phương Y (TH1) trong nhóm M1 70

Hình 6.6 Kết quả phản lực đầu cọc MAX (TH8) móng M2 71

Hình 6.7 Mặt cắt tháp xuyên thủng móng M2 72

Hình 6.8 Momen phương X (TH8) và phương Y (TH1) trong nhóm M1 75

Hình 6.9 Kết quả phản lực đầu cọc MAX (TH6) 76

Hình 6.10 Phản lực đầu cọc móng lõi thang MAX ( TH6) 80

Hình 6.11 Momen phương X (TH6) và phương Y (TH2) trong móng M3 85

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

 Chức năng sử dụng của công trình là kinh doanh căn hộ cao cấp

 Dự án cao ốc ECO GREEN CITY tại KM 4.4 Pháp Vân, Yên Sở, Quận Hoàng Mai, Hà Nội

 Dự án được tọa lạc ngay trên đường vành đai 3, ngay cạnh công viên Yên Sở, chỉ cách trung tâm thủ đô 7km, đồng thời hệ thống đường tiện lợi đi sân bay Quốc tế Nội Bài và cảng Hải Phòng giúp kết nối khu dân cư với thế giới, dự án có quy

mô 19 tầng , 1 tầng mái, 2 tầng hầm được xem là một trong những cao ốc có vị trí hết sức lý tưởng

Hình 1.1 Vị trí tòa nhà 1.2 QUY MÔ VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG CÔNG TRÌNH

Công trình có kết cấu 2 tầng hầm và 19 tầng , 1 tầng mái được phân chia chức năng như sau:

 Tầng hầm 1, 2: Bố trí các bãi giữ xe và các phòng kĩ thuật điện - nước, phòng máy biến thế, phòng máy lạnh trung tâm, phòng máy bơm, bể nước ngầm, PCCC,

bể chứa nước thải và sử lí nước thải

 Tầng 1-3: khu trung tâm thương mại dịch vụ, siêu thị, nhà hàng

Giao thông nội bộ bên trong công trình thông với các đường giao thông công cộng, đảm bảo lưu thông bên ngoài công trình Tại các nút giao nhau giữa đường nội bộ và đường công cộng, giữa lối đi bộ và lối ra vào công trình được thiết kế một cách hợp lí

Bao quanh công trình là các đường vành đai và các khoảng sân rộng trên 5m, đảm bảo xe cho việc xe cứu hoả tiếp cận và xử lí các sự cố xảy ra

- Tầng 1 đến tầng 3: được sử dụng làm khu mua sắm, của hàng siêu thị, các dịch vụ ăn uống phục vụ cho cư dân tại cao ốc

- Tầng 4 đến tầng 18: Các căn hộ được bố trí hợp lý xung quanh lối đi chung giúp cho giao thông chung được tiện lợi cùng với việc hiệu quả trong quá trình sử dụng công trình

- Tầng 19 và tầng mái: được bố trí các phòng kỹ thuật và bể nước dùng cho sinh hoạt

- Sử dụng khai thác triệt để nết 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

1.3.3 Kết cấu

- Hệ kết cấu của công trình là hệ khung-vách BTCT toàn khối

- Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm

- Cầu thang bằng BTCT toàn khối, tường bao che và tường ngăn giữa các căn hộ dày

200mm, tường ngăn phòng dày 100mm

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU KHU VỰC XÂY DỰNG

- Khí hậu Hà Nội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc Bộ, rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa khô và mùa mưa:

 Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mưa

 Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau là mùa lạnh thời tiết khô ráo

- Giữa 2 mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10) nên có thể nói rằng Hà Nội có đủ 4 mùa Xuân Hạ Thu Đông

- Nhiệt độ trung bình năm: 23.6oC

- Hướng gió mát chủ đạo là gió Đông Nam

- Hướng gió mùa đông lạnh là hướng gió Đông Bắc

1.5 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC

1.5.1 Thông gió và chiếu sáng tự nhiên

Thông gió: Kết hợp giữa hệ thống điều hoà không khí và thông gió tự nhiên Gió tự nhiên được lấy bằng hệ thống cửa sổ, các khoảng trống được bố trí ở các mặt của công trình Ngoài ra, để tăng thêm độ thông thoáng tự nhiên cho công trình, ta sử dụng biện pháp thông tầng

Chiếu sáng: Tận dụng tối đa chiếu sáng tự nhiên, hệ thống cửa sổ các mặt đều được lắp kính Với giải pháp thông tầng ánh sáng có thể được lấy từ bên trên khi ta bố trí vòm kính bên trên lỗ thông tầng

1.5.2 Hệ thống điện

Sử dụng mạng điện quốc gia thống qua hệ thống đường dây và máy phát điện dự phòng Việc thiết kế phải tuân theo qui phạm thiết kế hiện hành, chú ý đến nguồn dự trữ cho việc phát triển và mở rộng Hệ thống đường dây điện được chôn ngầm trong tường có hộp nối

1.5.3 Hệ thống nước

 Cấp nước: Nước từ hệ thống cấp nước của thủ đô đi vào bể ngầm đặt tại tầng hầm của công trình Sau đó được bơm lên bể nước mái, quá trình điều khiển bơm được thực hiện hoàn toàn tự động Nước sẽ theo các đường ống kĩ thuật chạy đến

các vị trí lấy nước cần thiết

 Thoát nước: Nước mưa trên mái công trình, nước thải sinh hoạt được thu vào các ống thu nước và đưa vào bể xử lý nước thải Nước sau khi được xử lý sẽ được

đưa ra hệ thống thoát nước của thủ đô

1.5.4 Hệ thống chống cháy nổ

Hệ thống báo cháy: Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi phòng và mỗi tầng,

ở nơi công cộng của mỗi tầng Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy, khi phát hiện được cháy phòng quản lý nhận được tín hiệu thì kiểm soát và khống chế hoả hoạn cho công trình

Hệ thống chữa cháy: Thiết kế tuân theo các yêu cầu phòng chống cháy nổ và các tiêu chuẩn liên quan khác (bao gồm các bộ phận ngăn cháy, lối thoát nạn, cấp nước chữa cháy) Tất cả các tầng đều đặt các bình CO2, đường ống chữa cháy tại các nút giao thông

1.5.5 Thu gom và xử lí rác

Rác thải ở mỗi tầng sẽ được thu gom và đưa xuống tầng kỹ thuật, tầng hầm bằng ống thu rác Rác thải được xử lí mỗi ngày

1.5.6 Giải pháp hoàn thiện

Vật liệu hoàn thiện sử dụng các loại vật liệu tốt đảm bảo chống được mưa nắng sử dụng lâu dài Nền lát gạch Ceramic Cột và vách được dán gạch ceramic và sơn nước bao phủ

Các khu phòng vệ sinh, nền lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men trắng cao 2m Vật liệu trang trí dùng loại cao cấp, sử dụng vật liệu đảm bảo tính kĩ thuật cao, màu sắc trang nhã trong sáng tạo cảm giác thoải mái khi nghỉ ngơi

Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT TÍNH TOÁN KẾT CẤU

2.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Công trình được thiết kế đáp ứng yêu cầu cấp 1, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về công năng, mỹ quan, tiện nghi và độ bền vững cho công trình

Công việc thiết kế kết cấu tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với ngành xây dựng

 TCVN 2737-1995 : Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

 TCVN 9368-2012 : Thiết kế công trình chịu động đất

 TCXDVN 356-2005 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết

kế

 TCXD 198-1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

 TCXD 10304-2014 : Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

 TCXD 229-1999 : Chỉ dẩn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737 – 1995

Bên cạnh các tài liệu trong nước, để cho quá trình tính toán được đa dạng, đặc biệt đối với những cấu kiện (phạm vi tính toán) chưa được tiêu chuẩn thiết kế trong nước quy định như vách cứng, lõi cứng,… nên trong quá trình tính toán có tham khảo tiêu chuẩn nước ngoài

Ngoài các tiêu chuẩn nêu trên, trong quá làm còn sử dụng một số sách của các tác giả khác nhau sẽ trình bày cụ thể trong phần tài liệu tham khảo

2.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG

2.2.1 Giải pháp vật liệu

- Vật liệu cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt, có giá thành hợp lý

- Vật liệu có tính biến dạng cao, khả năng biến dạng có thể bổ sung cho tính năng

chịu lực thấp

Đá hoa cương 24 Vữa lót, vữa trát 18 Lớp chống thấm 11

2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

2.3.1 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 tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như SAFE, ETABS

Phương pháp này được sử dụng xác định nội lực cho hầu hết các cấu kiện trong công trình

2.3.2 Lựa chọn công cụ tính toán

2.3.2.1 Phần mềm SAFE v12.3.0

Là phần mềm chuyên dùng để phân tích, tính toán nội lực cho các loại sàn, đặc biệt so với các version trước đây trong version 12 này phần mềm hỗ trợ mạnh mẽ trong việc phân tích tính toán sàn bêtông cốt thép ứng suất trước

Trong đề tài sử dụng SAFE để xác định nội lực sàn, đài móng

2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Sau khi có được nội lực, tính toán cốt thép theo TCXD 356 – 2005 Ngoài ta trong

đề tài có sử dụng mô đun tính toán của BS 8110 97 (sau khi đã hiệu chỉnh các thông số vật liệu của bê tông và cốt thép) trong ETABS để tính toán cốt thép cho dầm và cột, nhằm mục đích tạo cơ sở để so sánh với kết quả tính toán theo các công thức, và tránh được các sai sót đáng kể khi tính toán cốt thép

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

3.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SÀN, DẦM, CỘT

 Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Chiều dày bản sàn được xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau:

s

D

m





Tiêu chuẩn (kN/m2)

Hệ số

n

Tính toán (kN/m2)

Bảng 3.2:Tải do các lớp hoàn thiện sàn dịch vụ, siêu thị

Cấu tạo các lớp sàn Chiều dày

(cm)

Trọng lượng riêng (kN/m3)

Tiêu chuẩn (kN/m2)

Hệ số

n

Tính toán (kN/m2)

Bảng 3.3: Tải do các lớp hoàn thiện sàn vệ sinh

Cấu tạo các lớp sàn Chiều dày

(cm)

Trọng lượng riêng (kN/m3)

Tiêu chuẩn (kN/m2)

Hệ số

n

Tính toán (kN/m2)

Lớp vữa lót,

Chống thấm tạo độ dốc 5 18 0,9 1,3 1,17 Lớp vữa trát trần 1,5 18 0,27 1,3 0,351

Bảng 3.4: tải sàn mái

Cấu tạo các lớp sàn

Chiều dày (cm)

Trọng lượng riêng (kN/m3)

Tiêu chuẩn (kN/m2)

Hệ số

n

Tính toán (kN/m2)

- Tổng chiều dài tường 100 trên sàn điển hình: L=168.9m

- Tổng trọng lượng tường 100 trên sàn điển hình:

- Dựa vào chức năng của từng loại phòng trong công trình ta tra trong TCVN

2737-1995 ta được hoạt tải tác dụng lên các ô sàn như sau:

Bảng 3.5: Bảng hoạt tải sàn

Chức năng phòng Toàn phần

(kN/m2)

Phần dài hạn(kN/m2) Sảnh,hành lang,Cầu thang 3 1 Hầm để xe, ram dốc 5 1.8 Khu thương mại,siêu thị 4 1.4

Mái bằng không có sử dụng 0.75

3.2.3 Giải nội lực sàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn (SAFE v12.3.2)

3.2.3.1 Cơ sở lý thuyết

- Sự phân bố tải tác dụng lên sàn phụ thuộc vào công năng sử dụng của các căn hộ trên sàn, do sự phân bố này phức tạp nên việc xác định nội lực trong sàn sẽ sử dụng phần tử hựu hạn để tính toán, thông qua hai phần mềm ETAB 9.7.4 và SAFE

12.3.0

- Các giá trị tải trọng được gán vào sàn như sau:

 Trọng lượng bản thân kết cấu

 Tĩnh tải các lớp cấu tạo

 Tải tường quy về phân bố đều trên sàn, tải tường nằm trên dầm

 Hoạt tải phân bố đều trên sàn

- Các trường hợp tải:

 Tổ hợp thiết kế: Tĩnh tải + hoạt tải

 Tổ hợp kiểm tra chuyển vị ngắn hạn

 Tổ hợp kiểm tra chuyển vị dài hạn

Hình 3.2 Mô hình sàn trong safe

3.2.3.2 Kết quả nội lực

- Ta dựa vào biểu đồ màu khi hiện momen M11 và M22 của bản sàn ta chia các dãi STRIP theo các vùng có màu gần giống nhau

Hình 3.3 Momen M11 phân bố trong sàn

Hình 3.4 Momen M22 phân bố trong sàn

Hình 3.5 Dải strip theo phương X

Hình 3.6 dải strip theo phương Y

Hình 3.7 Momen dải strip theo phương X

Hình 3.8 momen dải strip theo phương Y

3.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP SÀN ĐIỂN HÌNH

- Với kết quả nội lực từ dãy strip, ta xem mỗi dãy strip như một dầm đơn giản có bề

rộng bằng bề rộng dãy strip và chiều cao bằng chiều dày sàn

 

Bảng 3.6 Tính thép sàn strip 1 cho sàn điển hình

M (kNm) α  As

(mm2/m) 

Chọn thép

As,c (mm2/m) 

f1: độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

f2: độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

f3: độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

- Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương tính võng chỉ tiện trong thực hành khi

dùng phương pháp phần tử hữu hạn kể đến các yếu tố trên khi có tính biến dạng

- Khi dùng tính toán dộ võng dài hạn cần kể đến hệ số từ biến và co ngót (tra bảng 33

TCVN 5574:2017)

Creep Coefficient: CR=1.6 (hệ số từ biến)

Shrinkage Strain: SH=0 (hệ số co ngót)

- Ảnh hưởng do co ngót được bỏ qua vì trong quá trình thiết kế hàm lượng thép và

các yêu cầu về bê tông đã kể đến để hạn chế tối đa co ngót trong bê tông

- Như vậy các tổ hợp theo tương ứng với từng độ võng sẽ là:

f1= NH4, f2=NH3, f3=DH3

- Tiến hành khai báo và chạy mô hình ta có kết quả:

Hình 3.10 Kết quả độ võng dài hạn sàn tầng điển hình

- Độ võng ngắn hạn lớn nhất tại vị trí ô sàn giới hạn bởi trục C-D và trục 2-3 Với

nhịp lớn nhất tại đó là 8.4m và giá trị độ võng là f=24.32mm

- Nhận xét: f=24.32mm < [f] = 8400/250=33.6mm (theo TCVN 5574:2012)

 Điều kiện về dộ võng ngắn hạn sàn tầng điển hình được đảm bảo

Kết luận: có thể thấy kết quả kiểm tra độ đánh giá độ võng ngắn hạn và độ võng dài hạn đều

được đảm bảo, như vậy phương án bố trí hệ kết cấu như vậy là hợp lí

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CẦU THANG

4.1 TỔNG QUAN

- Cầu thang bộ là một trong những hệ thống giao thông đứng trong công trình, ngoài vai trò là lối đi lại ở chung cư, nó còn là nơi thoát hiểm khi xảy ra các sự cố bất thường như cháy nổ, hoả hoạn, động đất… Chính vì lí do đó, cầu thang bộ là bộ phận quan trọng, không thể thiếu của những chung cư cao tầng

 Sơ bộ kích thước tiết diện:

- Chiều cao tầng điển hình là 3.3m

- Sử dụng loại cầu thang 2 vế

- Một vế thang gồm 10 bâc thang

- Chiều cao bậc thang: t

 

- Chiều dày bản thang BTCT: 150 mm

4.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tải tính toán

Tĩnh tải hoàn thiện bản chiếu nghĩ 1.11 1.4

- Bản nghiêng: chiều dày tương đương các lớp cấu tạo

 Lớp đá hoa cương các lớp cấu tạo:

td1

b

(l h ) cosl

 

 Bậc thang gạch:

b td

h cos2



 

 Bản BTCT, vữa trát:

Bảng 4.2 tỉnh tải bản thang nghiêng

Vật liệu

Trọng lượng riêng i td

Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số

vượt tải

Tĩnh tải tính toán

4.2.2 Hoạt tải

Tra Bảng 3, TCVN 2737:1995 “Tải trọng và tác động, tiêu chuẩn thiết kế”, xác

định được hoạt tải tác dụng lên cầu thang pc = 3 (kN/m2), hệ số vƣợt tải np = 1.2

Hoạt tải phân bố đều:

4.3 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NỘI LỰC BẢN THANG

- Chọn cầu thang làm việc theo hình thức bản chịu lực Cắt một dải có bề

rộng 1m theo phương dọc bản thang để tính toán:

Hình 4.1 Tĩnh tải

Hình 4.2 Hoạt tải

Hình 4.3 biểu đồ momen của bản thang

Hình 4.4 biểu đồ lực cắt của bản thang

Hình 4.5 phản lực tại gối tựa lên bản thang 4.4 THIẾT KẾ CỐT THÉP BẢN THANG

- xem bản thang như một dầm đơn giản có bề rộng b = 1000 mm và chiều cao chính

bằng bề dày bản thang h = 150 mm

- Chọn agt = 20 mm -> h0 = h – agt = 150 – 20 = 130 mm

- Xác định αm và ξ:

2 0

R

h b R

%

h b

A s



 <



Bảng 4.3 kết quả bố trí thép cầu thang

vị trí

Tiết diện

a (mm)

M (

(mm2/m) 

Chọn thép

As,c (mm2/m) 

- Nhận xét: vì nội lực ở 2 vế thang như nhau nên ta tính cho 1 vế rồi láy kết quả

tương tự cho vế còn lại ở những vị trí có momen rất bé để thiên về an toàn

- Dầm thang được gối lên 2 vách cứng nên sơ đồ tính là hai đầu ngàm

- Kết quả nội lực dầm thang:

2 2 g

4.5.3 Thiết kế thép dầm thang

- Chọn agt = 40 mm -> h0 = h – agt = 400 – 40 = 360 mm

- Xác định αm và ξ:

2 0

R

h b R

.100

%

h b

- Bố trí cốt đai Ø8a200 suốt chiều dài dầm thang

4.6 KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ CẦU THANG

- Theo bảng 4, TCVN 5574:2012 độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng, ứng

với nhịp cầu thang là 3m < 5m thì:

 

200 200

- Độ võng tính được từ trong sap2000 là f=8.45(mm)

- Ta có: f=8.45(mm) <

 

Hình 4.9 Kết quả chuyển vị của bản thang nghiêng

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GIAN

 Tiếp nhận tải trọng từ dầm, sàn để truyền xuống móng, xuống nền đất

 Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách và truyền xuống móng)

 Giữ vai trò trong ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh

- Việc tính toán hệ khung không gian là rất phức tạp, do đó trong đồ án sinh viên sử dụng phần mềm phân tích và thiết kế ETABS 9.7.4

- Trình tự tính toán:

 Sơ bộ kích thước tiết diện

 Tính toán tải trọng

 Mô hình khung, gán tải trọng, nhập tải trọng

 Tính toán tải trọng động và gán vào mô hình

 Tổ hợp tải trọng

 Tính toán kiểm tra tiết diện

 Tính toán và thể hiện bản vẽ thép

5.2 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN

5.2.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn:

- Đặt hb là chiều dày bản Chọn hb theo điều kiện khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công Ngoài ra cũng cần hs > hmin theo điều kiện sử dụng

- Theo TCVN 5574:2012 (điều 8.2.2) quy định:

hmin = 40mm đối với sàn mái

hmin = 50mm đối với sàn nhà ở và công trình công cộng

hmin = 60mm đối với sàn nhà sản xuất

hmin = 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ

- Để thuận tiện cho thi công thì hs nên chọn là bội số của 10 mm

- 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:

hs L1 1

m

 , trong đó:

 m = 30 ÷ 35 đối với bản dầm

 m = 40 ÷ 50 đối với bản kê 4 cạnh

 L1 là nhịp theo phương cạnh ngắn

- Chọn ô bản có kích thước lớn nhất: 8400 x 8400 mm, tỉ lệ L1/L2 = 1 < 2 nên sàn làm

việc theo 2 phương nên ta chọn m=45

- hs = (1/45) x 8400 = 187 mm

 chọn sơ bộ chiều dày sàn hs = 200 mm, việc chọn bề dày sàn có hợp lý hay không

sẽ được kiểm tra thông qua các điều kiện

→ Chọn sơ bộ chiều dày vách tw = 4000mm

5.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỆ KHUNG

- Ngoài tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải từ sàn truyền vào, khi tính toán hệ khung nhà

cao tầng thì tải trọng ngang: gió và dộng đất là vô cùng quan trọng cần phải kể đến 5.3.1 Tải trọng đứng

- Sinh viên đã trình bày ở chương trên

 c : hệ số khí động đối với mặt đón gió c = +0.8, mặt hút gió c= -0.6

 n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, n = 1.2

 B : diện tích đón gió (m2)

- Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực tập trung tại các cao trình đỉnh sàn, lực tập trung này được đặc tại tâm hình học của mỗi tầng

Bảng 5.1 giá trị tính toán của tải trọng gió tĩnh quy về tải tập trung

STORY Htầng

(m)

Z (m)

Hđón gió (m)

5.3.2.2 Tính toán thành phần động của tải trọng gió

- Công trình có chiều cao lớn hơn 40m nên ta tiến hành tính thành phần động của

gió Để xác định thành phần động của gió ta cần xác định tần số dao động riêng của

công trình

- Thiết lập sơ đồ tính toán động lực học và các bước tính toán:

 Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn hữu hạn điểm tập trung khối lượng

 Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên

bề mặt công trình không đổi

 Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tại cao trình sàn

 Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng khối lượng của bản thân kết cấu, tải trọng các lớp cấu tạo sàn và hoạt tải tham gia vào công trình để tính thành phần động của gió TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999 cho phép sử dụng

hệ số chiết giảm khối lượng đối với hoạt tải là 0.5 ( bảng 1, TCXD

229:1999)