Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Xây Dựng Dân Dụng & Công Nghiệp Đề Tài Thiết Kế Công Trình Chung Cư Thiên An Building.pdf

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA KIẾN TRÚC XÂY DỰNG  PHẦN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CHUYÊN NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP KHÓA HỌC 2011 – 2016 S[.]

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA KIẾN TRÚC- XÂY DỰNG

CHUNG CƯ THIÊN AN BUILDING

DƯƠNG VĂN AN, AN PHÚ ,QUẬN 2, Tp HCM

GVHD: NGUYỄN THANH BẢO NGHI

TP.HCM, ngày 25 tháng 12 năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp kết thúc quá trình học tập ở trường đại học, đồng thời mở ra cho chúng em một hướng đi mới vào cuộc sống thực tế tương lai Quá trình làm đồ

án tốt nghiệp giúp em tổng hợp được nhiều kiến thức đã học trong những học kỳ trước

và thu thập những kiến thức mới mình còn thiếu sót, qua đó rèn luyện khả năng tính toán và giải quyết các vấn đề phát sinh trong thực tế, bên cạnh đó đây còn là những kinh nghiệm quý báu hỗ trở cho chúng em rất nhiều trên bước đường thực tế sau này

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của thầy CÔ NGUYỄN THANH BẢO NGHI và các thầy cô khác Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô Những kiến thức và kinh nghiệm mà các thầy cô truyền đạt cho em là những nền tảng cho em để hoàn thành

đồ án và sẽ là hành trang cho chúng em sau này

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong khoa KIẾN TRÚC- XÂY DỰNG nói chung và bộ môn Xây Dựng nói riêng Những người

Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè trong lớp, những người luôn sát cánh bên tôi trong những năm học vừa qua Cảm ơn các bạn đã cùng nhau thảo luận và đóng góp những hiểu biết để giúp cho quá trình làm đồ án của tôi được hoàn thành

Đồ án tốt nghiệp là một công trình đầu tiên của mỗi sinh viên Mặc dù đã cố gắng nhưng những kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án chắc chắn còn

có nhiều sai sót, em kính mong được sự chỉ dẫn quý báu của thầy cô để em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình hơn

Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Em xin chân thành cảm ơn

Tp.HCM, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN TRƯỜNG AN

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC NHIỆM VỤ

Tìm hiểu giải pháp kiến trúc công trình Tìm hiểu các giải pháp kĩ thuật liên quan

1.1 KHÁI QUÁT CÔNG TRÌNH

Tên công trình : Chung cư Thiên An Building

Vị trí xây dựng: Dương Văn An, An Phú, Quận 2, TP Hồ Chí Minh

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

Công trình nằm trên trục đường giao thông nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công

và bố trí tổng bình đồ

1.1.1 Đặc điểm khí hậu

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Theo tài liệu quan trắc nhiều năm của trạm Tân Sơn Nhất, qua các yếu tố khí tượng chủ yếu; cho thấy những đặc trưng khí hậu Thành Phố Hồ Chí Minh như sau:

Lượng mưa cao, bình quân/năm 1.949 mm Số ngày mưa trung bình/năm là

159 ngày Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, có khuynh hướng tăng dần theo trục Tây Nam - Ðông Bắc Ðộ ẩm tương đối của không khí bình quân/năm 79,5%; bình quân mùa mưa 80% và trị số cao tuyệt đối tới 100%; bình quân mùa khô 74,5% và mức thấp tuyệt đối xuống tới 20%

Về gió, Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu là gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào trong mùa mưa,.Về cơ bản TPHCM thuộc vùng không có gió bão.Tuy nhiên, Thành phố lại chịu ảnh hưởng triều cường mà biểu hiện là tình trạng ngập nước của một số tuyến đường tại Thành phố khi triều cường lên

Công trình nằm ở khu vực Quận 2, TP Hồ Chí Minh nên chịu ảnh hưởng chung của khí hậu miền Nam Đây là vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều

1.1.2 Vị trí giới hạn công trình

Hướng Đông: giáp với đường Dương Văn An

Hướng Tây: giáp với công trình dân dụng

Hướng Nam: giáp với công trình dân dụng

Hướng Bắc: giáp với đường Thái Thuận

1.1.3 Quy mô công trình

Công trình dân dụng cấp 2 (5000m2 < Ssàn < 10000m2 hoặc 8<số tầng< 20) Công trình bao gồm : 1 tầng hầm, 13 tầng nổi, 1 sân thượng

1.1.4 Công năng công trình

Tầng hầm: Bố trí nhà xe

Tầng trệt & Tầng 2 : Cửa hàng & Dịch vụ

Tầng 3 đến tầng 13 : Căn hộ chung cư

1.2 CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH

1.2.1 Giải pháp mặt bằng

Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (2425.25 m2)

Tầng hầm nằm ở cốt cao độ -3.4000m, được bố trí 2 ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm (độ dốc i=20% )

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

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

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

Tầng điển hình (tầng 3 đến tầng 13) đây là mặt bằng cho ta thấy rõ nhất các chức năng của khối nhà, ngoài khu vực vệ sinh và khu vực giao thông thì tất cả diện tích còn lại làm mặt bằng cho thuê căn hộ hoạt động Cùng với vị trí giáp đường cả 2 đầu của tòa nhà thì chức năng của tòa nhà có hiệu quả cao

Chiều cao thông thủy (điển hình) của tòa nhà xấp xỉ 3.000m

Công trình sử dụng vật liệu chính là đá granite, sơn nước, kính an toàn cách âm cách nhiệt tạo màu sắc hài hòa

Nhìn chung bề ngoài của công trình được thiết kế theo kiểu kiến trúc hiện đại Mặt đứng chính của công trình được thiết kế đối xứng tạo nên sự nghiêm túc phù hợp với thể loại của công trình Tầng 1 có sảnh lớn bố trí ở mặt chính của công trình tạo nên một không gian rộng lớn và thoáng đãng ở giữa từ trên xuống được bao bọc một lớp kính phản quang tạo dáng vẽ hiện đại cho công trình Cửa sổ của công trình được thiết kế là cửa sổ kính vừa tạo nên một hình dáng đẹp về kiến trúc vừa có tác dụng chiếu sáng tốt cho các phòng bên trong

1.2.4 Giải pháp giao thông công trình

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

và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng rộng nên có 2 thang

bộ 2 vế làm nhiệm vụ vừa là lối đi chính vừa để thoát hiểm Thang máy bố trí 4 thang được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 25m

để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân

cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

1.2.5 Giải pháp kĩ thuật khác

1.2.5.1 Hệ thống điện

Công trình sử dụng điện được cung cấp 2 nguồn: lưới điện và máy phát điện (kèm theo 1 máy biến áp tất cả được đặt dưới tầng hầm để tránh gây ra tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt)

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

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

Ở mỗi tầng đều lắp đặt hệ thống điện an toàn: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A 80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ)

Mạng điện trong công trình được thiết kế với những tiêu chí như sau:

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

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

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

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

1.2.5.3 Hệ thống thông gió

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

1.2.5.4 Hệ thống chiếu sáng

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

1.2.5.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

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

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

Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh…

1.2.5.8 Hệ thống thoát nước

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

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

2.1.1.1 Giải pháp kết cấu theo phương đứng

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

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

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

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

+ Giữ vai trò trong ổn định tổng thể của công trình, hạn chế giao động, hạn chế gia

tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh

Các kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu khung- vách hỗn hợp, hệ kết cấu lõi cứng … Việc lựa chọn hệ kết cấu này hay chọn hệ kết cấu khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, thẩm mĩ, kinh tế, chiều cao của nhà, độ lớn của tải trọng ngang ( động đất, gió ) và tính khả thi

Trong điều kiện cụ thể, công trình chung cư Thiên An Building dùng hệ kết cấu chịu lực khung – vách hỗn hợp

2.1.1.2 Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính kinh tế của công trình Theo thống kê thì khối lượng bê tông sàn có thể chiếm 30 –

40 % khối lượng bê tông của công trình và trọng lượng bê tông sàn trở thành một loại tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao tải trọng này tích lũy xuống các cột tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động đất

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

Ta xét các phương án sàn sau:

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

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn Không tiết kiệm không gian sử dụng

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

Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng tương đối đơn giản

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

Sàn không dầm ứng lực trước

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

Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí do giảm chiều dày sàn và chiều cao tầng, cho phép sử dụng với các công trình có nhịp lớn và linh động trong việc bố trí mặt bằng kiến trúc Giảm thời gian xây dựng do tháo dỡ ván khuôn sớm, dễ dàng lắp đặt các hệ thống kỹ thuật

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

Sàn bê tông Bubbledeck

Bản sàn bê tông Bubbledeck phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp vào hệ cột, vách chịu lực, sử dụng quả bóng nhựa tái chế để thay thế phần bê tông không hoặc ít tham gia chịu lực ở thớ giữa bản sàn

Ưu điểm: Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng Tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp, có thể lên tới 15 m mà không cần ứng suất trước, giảm hệ tường, vách chịu lực Giảm thời gian thi công và các chi phí kèm theo

Nhược điểm: Đây là công nghệ mới vào Việt Nam nên lý thuyết tính toán chưa được phổ biến Khả năng chịu uốn, chịu cắt giảm so với sàn bê tông cốt thép thông thường cùng chiều dày

Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:

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

2.1.2 Giải pháp kết cấu phần móng

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

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

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

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

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

2.2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

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

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

+ Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

+ Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

+ Vật liệu có giá thành hợp lý

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

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

2.2.1 Đặc trưng vật liệu lựa chọn

Các số liệu được tra theo bảng 13,15,17 TCXDVN 5574-2012

Các số liệu được tra theo bảng 21, bảng 28 TCVN 5574-2012

Tham khảo số liệu tại mục 8.3 TCVN 5574-2012

2.3 BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

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

-Đơn giản, rõ ràng Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy kiểm soát được Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn

so với hệ kết cấu vách và khung vách….là loại kết cấu nhạy cảm với biến dạng -Truyền lực theo con đường ngắn nhất Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm việc hợp lý, kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc

2.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin,

ta có rất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với quan niệm tính khác nhau, trong nội dung Đồ án tốt nghiệp này sinh viên sử dụng:

Phần mềm SAP2000 V14: Phần mềm phần tử hữu hạn phân tích các cấu kiện tổng quát Trong phạm vi đồ án này sinh viên sử dụng để tính: cầu thang, hồ nước

Phần mềm ETABS 9.7.4: Phần mềm phần tử hữu hạn chuyên phân tích kết cấu nhà cao tầng

2.5 NỘI DUNG TÍNH TOÁN

Cơ bản nhất bất cứ một kết cấu xây dựng nào muốn tồi tại được đều phả đảm bảo bền, cứng, ổn định Với kết cấu nhà cao tầng, công trình được tính toán để đảm bảo không vượt quá các trạng thái giới hạn:

Trạng thái giới hạn 1 ( trạng thái cực hạn, trạng thái giới hạn về độ bền): trạng thái kết cấu không bị phá hoại không bị mất ổn định, không hư hỏng vì mỏi

Trạng thái giới hạn 2 ( trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ ): đảm bảo kết cấu không xuất hiện khe nứt, không xuất hiện biến dạng quá mức, rung động quá mức… kết cấu nhà cao tầng còn được quan tâm tính toán để đảm bảo ổn định tổng thể, đặc biệt là dưới tải trọng động

Do công trình sử dụng kết cấu khung chịu lực là chính nên dùng phương án sàn BTCT

đổ toàn khối là giải pháp tương đối tốt nhất vì sàn có khả năng chịu tải lớn và làm tăng độ cứng , độ ổn định cho toàn công trình

3.2 MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN

Hình 3.2 Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng điển hình

3.3 THÔNG SỐ THIẾT KẾ

3.3.1 Tiêu chuẩn thiết kế

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

TCVN 5574–2012 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo sách Kết cấu bê tông cốt thép tập 2 ( Cấu kiện nhà cửa ) Võ Bá Tầm

ĐƠN

VỊ

BÊ TÔNG B30 Cường độ nén dọc trục ( TTGH1) Cường độ kéo dọc trục ( TTGH1) RRbbt 17 1.2 MPa MPa

CỐT THÉP

A I ≤10 mm

-Chiều dày sàn được chọn sơ bộ theo công thức: hs

Với: D = 0.8 ÷ 1.4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào tải trọng;

m = 40 ÷ 45 : đối với bản làm việc 2 phương

m= 30 ÷ 35 : đối với bản làm việc 1 phương

Chọn ô bản có kích thước lớn nhất là ô S3

L1 x L2 = 4.75m × 3.75m ; có L2 / L1 = 1.26 < 2 : bản làm việc 2 phương

1

3.75 0.089 42



Nếu l2/l1 ≤ 2 : tính theo bản làm việc theo hai phương

Bảng 3.3 Bảng thống kê kích thước ô sàn và loại sàn

hi : chiều dày các lớp cấu tạo sàn

i :khối lượng riêng của các lớp cấu tạo sàn

n : hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995

 Sàn khu ở , sàn hành lang

Hình 3.3 Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn thường

 Sàn nhà vệ sinh

Hình 3.4 Mặt cắt các lớp cấu tạo sàn nhà vệ sinh

3.6.1.1 Tải trọng thường xuyên do trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3.4 Tĩnh tải phòng ngủ, khách, ban công

Lớp cấu tạo Bề dày Trọng lượng riêng n

Gạch ceramic 0.01 20 1.2 0.2 0.24 Lớp vữa lót 0.02 18 1.3 0.36 0.468

Lớp vữa trát 0.015 18 1.3 0.27 0.351

3.6.1.2 Tải trọng thường xuyên do tải trọng tường xây

Nhìn vào mặt bằng ta thấy dưới các tường chính dùng để phân chia có kết cấu dầm

đỡ nhưng để tăng tính linh hoạt trong việc bố trí tường ngăn vì vậy một số tường này không có dầm đỡ bên dưới Do đó khi xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn bên trong

ta phải kể thêm trọng lượng tường ngăn Để đơn giản trong tính toán tải tường được quy về phân bố đều trên toàn bộ ô sàn Được xác định theo công thức :

Trong đó Ht : Chiều cao tường (m)

lt : chiều dài tường(m)

t : trọng lượng riêng của tường xây (KN/m2)

Vì từng loại sàn đã chia có nhiều chiều dài khác nhau, sinh viên chọn chiều dài tường dài nhất của từng ô sàn để tính toán

Bảng 3.6 Tải trọng tường phân bố trên sàn

A (m 2 )

TLR ( KN/m 2 )

n Tải phân bố đều

Giá trị hoạt tải được chọn dựa theo chức năng sử dụng của các loại phòng Hệ số độ

tin cậy n đối với tải trọng phân bố đều xác định theo điều 4.3.3 TCVN 2737- 1995:

+ Khi ptc < 2(KN/m2)  n = 1.3

+ Khi ptc ≥ 2(KN/m2)  n = 1.2

Bảng 3.7 Hoạt tải tiêu chuẩn các phòng chức năng

Loại phòng Hoạt tải Tc n Hoạt tải tính toán

P1, P2: hoạt tải tính toán của sàn ban công, vệ sinh,…

S; S1; S2: lần lượt là diện tích cùa cả ô sàn, của sàn vệ sinh, sàn ban công…

Bảng 3.8 Hoạt tải tác dụng lên từng ô sàn

Tất cả các ô sàn đều là kết cấu toàn khối với dầm, do đó xét tỉ lệ độ cứng giữa dầm

và sàn để xác định sơ đồ tính toán của ô sàn

Liên kết ngàm nếu h / hd s  3

Liên kết khớp nếu h / hd s  3

Riêng ô sàn S8 làm việc 1 phương với 2 đầu ngàm

3.7.2 Xác định nội lực và tính toán cốt thép trong các ô sàn

3.7.2.1 Tính toán nội lực ô sàn làm việc 2 phương theo sơ đồ 9

Các sàn tính toán theo ô sàn làm việc 2 phương : S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S9 Giả thiết tính toán :

Ô bản được tính toán theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dãy bản có bề rộng 1m theo từng phương để tính

Moment dương lớn nhất giữa nhịp:

Theo phương ngắn (l1): M1 = m91 P (KN.m)

Theo phương dài (l2): M2 = m92 P (KN.m)

Mômen âm lớn nhất trên gối:

Theo phương ngắn (l1): MI = k91 P (kNm)

Theo phương dài (l2): MII = k92 P (kNm)

Trong đó: m ;m ;k ;k91 92 91 92: là các hệ số tra bảng theo sơ đồ 9 và tỷ số l2/l1

Trong giới hạn bài đồ án này sinh viên tra theo sách “ Kết cấu bê tông cốt thép Tập

2- Cấu kiện nhà cửa- Võ Bá Tầm “

P là tổng tải trọng tính toán trên ô bản: P = q×l1×l2 = (gtt+ptt) ×l1 ×l2

gtt : Tĩnh tải tính toán của ô sàn

ptt : Hoạt tải tính toán của ô sàn

S4 1.33 120.84 0.021 0.012 0.047 0.027 2.526 1.450 5.679 3.263 S5 1.14 138.18 0.020 0.015 0.046 0.035 2.750 2.073 6.356 4.836

S6 1.07 94.11 0.019 0.017 0.044 0.038 1.788 1.572 4.141 3.576 S7 1.00 146.53 0.018 0.018 0.042 0.042 2.623 2.623 6.110 6.110

3.7.2.2 Tính toán cốt thép cho ô sàn làm việc 2 phương

Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán

a=2 cm

ho = hs –a = 120-20 = 100(mm) Chiều cao có ích của tiết diện

b= 100 ( cm) Bề rộng tính toán của dãy bản

Đặc trưng vật liệu được sử dụng như trong bảng 3.1

Công thức tính toán

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

MI 5.87 0.035 0.035 2.420  a200 2.52  a200 2.52 0.22 MII 2.35 0.014 0.014 1.053  a200 2.52  a200 2.52 0.10

2

M1 3.376 0.020 0.020 1.410  a200 1.42  a200 1.42 0.13 M2 1.833 0.011 0.011 0.819  a200 1.42  a200 1.42 0.07

MI 7.556 0.044 0.045 3.140  a150 3.35  a150 3.35 0.29 MII 4.019 0.024 0.024 1.808  a200 2.52  a200 2.52 0.16

3

M1 3.492 0.021 0.021 1.430  a200 1.42  a200 1.42 0.13 M2 2.193 0.013 0.013 0.981  a200 1.42  a200 1.42 0.09

MI 7.928 0.047 0.048 3.250  a150 3.35  a150 3.35 0.30 MII 4.892 0.029 0.029 2.206  a200 2.52  a200 2.52 0.20

4

M1 2.526 0.015 0.015 1.131  a200 1.42  a200 1.42 0.10 M2 1.450 0.009 0.009 0.647  a200 1.42  a200 1.42 0.06

MI 5.679 0.033 0.034 2.420  a200 2.52  a200 2.52 0.22 MII 3.263 0.019 0.019 1.464  a200 2.52  a200 2.52 0.13

5

M1 2.750 0.016 0.016 1.232  a200 1.42  a200 1.42 0.11 M2 2.073 0.012 0.012 0.927  a200 1.42  a200 1.42 0.08

MI 6.356 0.037 0.038 2.530  a200 2.52  a200 2.52 0.23 MII 4.836 0.028 0.029 2.181  a200 2.52  a200 2.52 0.20

6

M1 1.788 0.011 0.011 0.799  a200 1.42  a200 1.42 0.07 M2 1.572 0.009 0.009 0.702  a200 1.42  a200 1.42 0.06

MI 4.141 0.024 0.025 1.863  a200 2.52  a200 2.52 0.17 MII 3.576 0.021 0.021 1.606  a200 2.52  a200 2.52 0.15

7

M1 2.623 0.015 0.016 1.175  a200 1.42  a200 1.42 0.11 M2 2.623 0.015 0.016 1.175  a200 1.42  a200 1.42 0.11

MI 6.110 0.036 0.037 2.510  a200 2.52  a200 2.52 0.23 MII 6.110 0.036 0.037 2.510  a200 2.52  a200 2.52 0.23

9

M1 0.94 0.006 0.006 0.419  a200 1.42  a200 1.42 0.11 M2 0.54 0.003 0.003 0.240  a200 1.42  a200 1.42 0.04

MI 2.1 0.012 0.012 0.939  a200 2.52  a200 2.52 0.02 MII 1.2 0.007 0.007 0.535  a200 2.52  a200 2.52 0.09

3.7.2.3 Tính toán nội lực ô sàn làm việc 1 phương

Các ô bản loại làm việc 1 phương : S8

Các giả thiết tính toán

Ô bản được tính toán như ô bản đơn, bỏ qua ảnh hưởng của ô bên cạnh

Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dãy bản có bề rộng 1m để tính toán

Trong đó q là tải trọng toàn phần

Bảng 3.13 Xác định nội lực trong bản sàn làm việc 1 phương

(m) ( KN/m 2 ) ( KN/m 2 ) (m) ( KN.m) ( KN.m)

3.7.2.4 Tính toán cốt thép cho ô sàn làm việc 1 phương

Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán

a=2 cm

ho = hs –a = 120-20 = 100 (mm) Chiều cao có ích của tiết diện

b= 100 ( cm) Bề rộng tính toán của dãy bản

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

- Rbt,ser : Cường độ chịu kéo tính toán dọc trục của bê tông ứng với trạng thái

giới hạn 2 ( Tra bảng 12, TCVN 5574-2012)

- Wpl : moment kháng uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng

Ta chọn ô sàn có kích thước lớn nhất để kiểm tra nứt: Ô sàn S3 ( 3.75m × 4.75m )

Bố trí thép sàn S3 trong bể rộng 1m : As = 2.52 cm2, As’ = 0

a=0.02 m ; ho = 0.12-0.02=0.1 (m)

Hoạt tải dài hạn và ngắn hạn ( trị tiêu chuẩn ): p s c = 1.5 KN/ m2

Hoạt tải tạm thời tác dụng dài hạn : p sdh c = 0.3 KN/ m2

Tĩnh tải tiêu chuẩn : gc =4.528 ( KN/m2)

Tải trọng tiêu chuẩn :q = g c s p s c = 6.028 (KN/m2)

Ibo : moment quán tính của tiết diện vùng bê tông chịu nén đối với trục trung hòa

Iso, Iso’ : moment quán tính của tiết diện cốt thép tương ứng As, As’ đối với truc trung hòa

 : hệ số quy đổi s

b

E E

21 10

6.46 32.5 10

Chiều cao miền nén

Độ cong của cấu kiện không nứt

Bản sàn S3 kiểm tra là cấu kiện không nứt Xác định độ võng cấu kiện không nứt Vì vậy độ cong của sàn S3 sẽ được tính theo công thức

+ Đối với bê tông nặng, bê tong hạt nhỏ, bê tông cốt liệu nhỏ đặc chắc, bê tông tổ ong

 : là hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biến dạng cấu

kiện không có vết nứt ( bảng 33 TCVN 5574: 2012): xét cấu kiện làm việc trong môi

trường có độ ẩm 40% đến 75% :  2=2

M2: momen do ngoại lực dài hạn

Xác định tải trọng và moment do tải trọng ngắn hạn và dài hạn

Tải trọng ngắn hạn tiêu chuẩn: ptc= 1.2 ( KN/m2)

I I I I lần lượt là momen quán tính của phần bê tông chịu kéo, chịu nén, cốt thép

chịu kéo, chịu nén đối với trục qua trọng tâm

21 10

6.46 3.25 10

Tính toán độ võng của cấu kiện ( 7.4.4 TCVN 5574:2012)

Độ võng của cấu kiện được xác định theo công thức

Vì bản sàn có (l/h ≥ 10 ), có thể bỏ qua độ võng do biến dạng trượt

Độ võng theo biến dạng uốn được xác định

Mx là moment uốn tại tiết diện x do tác dụng của lực đơn vị đặt theo hướng chuyển

vị cần xác định của cấu kiện tại tiết diện x trên chiều dài nhịp cần xác định độ võng

(1/r)x là độ cong toàn phần tại tiết diện x do tải trọng gây nên độ võng cần xác định Trong trường hợp này là cấu kiện chịu uốn, tĩnh định, có tiết diện không đổi, sau khi tích phân biểu thức fm được đưa về dạng đơn giản:

f  cm  f  Kết cấu thỏa điều kiện võng

3.9 KIỂM TRA NÉN THỦNG TƯỜNG LÊN SÀN

Theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574:2012, sàn là kết cấu dạng bản (không đặt cốt thép ngang) chịu tải trọng tường phân bố đều trên một diện tích hạn chế được tính toán chống nén thủng theo điều kiện

bt m o

F   R u h

Trong đó

F: lực nén thủng

: hệ số, lấy bê tông nặng =1

Giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện

Cắt 1 dãy bản có bề rộng 1m để tính toán

Lực nén thủng : F      B Ht t Lt t 3.5 0.1 1 18 6.3(     KN )

Chiều cao làm việc của tiết diện ho= 100 mm

Giá trị trung bình chu vi đáy trên và đáy dưới

2 (1 0.1) 2 (1 0.42)

2.52( ) 2

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

4.1.1 Kích thước sơ bộ

Cầu thang tầng 2 đến tầng 13 của công trình này là cầu thang 2 vế dạng bản Mỗi vế

gồm 12 bậc thang với kích thước:hb  150 mm ;l   b  300(mm).

Với Lo là nhịp tính toán của bản thang: Lo  1350 3300 200 4850(mm)   

Chọn bề dày bản thang như sơ bộ chọnhb  130 mm  

Hình 4.1 Mặt cắt cầu thang bộ

Dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới có kích thước b h được chọn sơ bộ là:

ĐƠN

VỊ

BÊ TÔNG B30 Cường độ nén dọc trục ( TTGH1) Cường độ kéo dọc trục ( TTGH1) RRbbt 17 1.2 MPa MPa

CỐT THÉP

A III  ≥ 10 mm

CỐT THÉP

A I ≤10 mm

4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG

4.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng

Tĩnh tải

Hình 4.2 Cấu tạo bản thang nghiêng

Tĩnh tải được xác định theo công thức sau: n i tdi i

n : hệ số tin cậy của lớp thứ i

Chiều dày tương đương của bậc thang được xác định theo công thức sau

h : Chiều cao bậc thang;

: Góc nghiêng của thang

Chiều dày tương đương của (đá hoa cương, đá mài, …) chiều dày tương đương được xác định như sau

 : Chiều dày tương đương của lớp thứ i;

: Góc nghiêng của thang

Bảng 4.2 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản nghiêng

Tải trọng Vật liệu

Chiều dày (mm)

Chiều dày tương đương (mm)

4.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ,chiếu tới

Hình 4.3-Cấu tạo bản thang chiếu nghỉ ,chiếu tới Bảng4.3 - Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới

Tải trọng Vật liệu Chiều dày

4.2.3 Tải trọng toàn phần

Bảng 4.4 Tải trọng tác dụng lên bản thang

Kí hiệu Bản Thang Bản Chiếu Nghỉ Đơn vị

Chọn sơ đồ tính 2 đầu khớp, một gối cố định, một gối di động

Do bản thang đổ bê tông sau nên chỗ liên kết của bản thang với dầm không đảm bảo toàn khối

Do vấn đề thi công nếu đặt thép sai lệch vẫn đảm bảo tính toàn khối

Tại vị trí gối ta bố trí thép cấu tạo 10a200 để chống nứt

4.3.1.2 Xác định nội lực

Ta sử dụng phần mềm SAP 2000 V14 để tính toán nội lực cho bản thang với các số

liệu tính toán như đã cho trong bảng

Hình 4.5 Biểu đồ moment (KN.m)

Hình 4.6 Phản lực gối tựa (KN.m)