Thiết kế chung cư Coma 16

Thiết kế chung cư Coma 16

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

GVHD : Thầy NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC SVTH : LÊ THANH TNG

LỚP : 10HXD5

THÁNG 03 – 2014

Lời cảm ơn

Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã chân tình hướng dẫn - giúp

đỡ em trong suốt quá trình học tập tại Trường Đặc biệt các Thầy Cô Khoa Xây Dựng, đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức quý giá cho em

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các Thầy, Cô hướng dẫn

Với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn: Thầy Nguyn Trọng Phước, Giáo viên hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp

Mặt dù đã có nhiều cố gắng, song với thời gian và kiến thức còn hạn chế nên tập luận án này sẽ có những sai sót nhất định Em kính mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn thêm của Quý Thầy Cô Em xin chân thành cảm ơn

Sau cùng em xin cảm ơn tất cả các Thầy Cô, gia đình người thân, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó và cùng học tập, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Chân thành cảm ơn Sinh viên

Lê Thanh tùng

Phần I TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

I.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Hiện nay, công trình kiến trúc nhà cao tầng được xây dựng khá phổ biến ở Việt Nam với chức năng phong phú: nhà ở, nhà làm việc, văn phòng, khách sạn, ngân hàng, trung tâm thương mại Những công trình này đã giải quyết được phần nào nhu cầu nhà ở cho người dân cũng như nhu cầu về sử dụng mặt bằng xây dựng trong nội thành trong khi quỹ đất ở các thành phố lớn của nước ta vốn hết sức chật hẹp Công trình xây dựng “Nhà chung cư COMA16” là một phần thực hiện mục đích này

Công trình Coma16 gồm 1 hầm và 9 tầng lầu, và sàn mái, diện tích sàn 1 tầng 989 m2, tổng diện tích 10882 m2 Tầng hầm và tầng 1 với các cửa hàng, phòng ban quản lý, bảo vệ, nhà giữ xe…

Các tầng còn lại với 8 căn hộ, các căn hộ điều khép kín với 3 - 4 phòng Diện tích một căn hộ 65 - 90m2 Toàn bộ công trình có 56 căn hộ, mỗi căn hộ

có thể ở từ 4 – 6 người

Công trình nằm trong thành phố nên rất thuận lợi cho việc thi công do tiện đường giao thông, xa khu dân cư trung tâm, và trong vùng quy hoạch xây dựng

I.2 CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

I.2.1 Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng:

Mặt bằng công trình là một đơn nguyên liền khối hình chữ nhật 45,8x21,6m gần như đối xứng nhau

Công trình gồm 1 hầm, 9 tầng và 1 tầng mái

- Tầng hầm: thang máy chiếm rất ít không gian tạo điều kiện cho việc

đậu giữ xe Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra tầng hầm còn bố trí thêm các phòng kỹ thuật như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

- Tầng 1: gồm các sảnh noun, khu văn phòng, phòng giao dịch, phòng

nhân viên, phòng kỹ thuật phục vụ cho công tác quản lý…

- Tầng 2 – 9: gồm các căn hộ cho thuê Mỗi căm hộ gồm 2 đến 3 phòng

ngủ, 1 phòng sinh hoạt chung, bếp và vệ sinh…

- Tầng mái: có lớp chống thấm, chống nóng, bể chức nước và lắp đặt một

số phương tiện kỹ thuật khác

Để sử dụng cho không gian ở, giảm diện tích hàng lang, công trình được bố trí 1 hành lang giữa, 2 dãy nhà ở được bố trí hai bên hành lang

Mỗi tầng có phòng thu gom rác thông từ tầng trên cùng xuống tầng hầm, phòng này đặt ở giữa tầng nhà, sau thang máy

Mỗi căn hộ có diện tích sử dụng là 65 – 90 m2 bao gồm 1 phòng khách, 2- 3 phòng ngủ, bếp và khu vệ sinh

Mỗi căn hộ được thiết kế độc lập với nhau, sử dụng chung hành lang không gian nội thất các phòng đủ chỗ để bố trí một giường ngủ, bàn làm việc, tủ quần

áo, đồ đạc cá nhân Phòng khách kết hợp với phòng ăn làm thành không gian rộng có thể tổ chức sinh hoạt đông người Các phòng đều có ban công tạo không gian thoáng mát đồng thời dùng cho việc phơi đồ hoặc trang trí chậu hoa cây cảnh Sự liên hệ giữa các phòng tương đối hợp lý

I.2.2 Giải pháp hình khối:

Hình dáng cao vút, kiểu dáng hiện đại, mạnh mẽ, nhưng vẫn thể hiện sự mềm mại Mỗi căn hộ đều tiếp xúc với thiên nhiên tạo nên sự khoáng đoãng phù hợp với sự hòa hợp với thiên nhiên

I.2.3 Giải pháp mặt đứng

Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc Mặt đứng công trình trang trí trang nhã, hiện đại với cửa kính khung nhôm tại cầu thang bộ Với các căn hộ có hệ thống ban công và cửa sổ không gian rộng tạo cảm giác thoáng mát, thoải mái cho người sử dụng Giữa các căn hộ và các phòng trong một căn hộ được ngăn chia bằng tường xây, trát vữa xi măng hai mặt và lăn sơn 3 nước theo chỉ dẫn kỹ thuật Ban công có hệ thống lan can sắt sơn tĩnh điện chống gỉ

Hình thức công trình mạch lạc, rõ ràng Công trình bố cục chặc chẽ và qui

mô phù hợp chức năng sử dụng góp phần tham gia vào kiến trúc chung của toàn khu vực Mặt đứng phía trước đối xứng qua trục giữa nhà Đồng thời toàn bộ các phòng đều có ban công nhô ra phía ngoài, các ban công này đều thẳng hàng theo tầng tạo nhịp điệu theo phương đứng Chiều cao tầng hầm là 3m; tầng 1 là 4,5m; các tầng từ tầng 2 - > tầng 9 mỗi tầng cao 3,6m; tầng KT mái cao 3,3m

I.2.4 Hệ thống giao thông:

- Giao thông theo trục đứng:

Công trình được bố trí hai thang máy và một thang bộ ở giữa nhà để đảm bảo giao thông theo phương đứng, đồng thời đảm bảo việc di chuyển người khi

có hỏa hoạn xảy ra công trình còn được bố trí thêm 1 cầu thang bộ ở cuối hành lang Cầu thang máy, thang bộ này được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 20m để giải quyết việc phòng cháy chữa cháy

- Giao thông theo trục ngang:

Bao gồm: Hành lang giữa và bancony Hành lang giũa phục vụ cho việc đi lại giữa các phòng, các căn hộ của công trình

I.3 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

+ Tuyệt đối không đặt gần nơi có thể phát sinh hoả hoạn

+ Dễ dàng sử dụng cũng như sửa chữa khi có sự cố

+ Phù hợp với giải pháp kiến trúc và kết cấu đơn giản trong thi công lắp đặt, cũng như đảm bảo thẩm mỹ công trình

+ Hệ thống điện được thiết kế theo dạng hình cây Bắt đầu từ trạm điều khiển trung tâm, từ đây dẫn đến từng tầng và tiếp tục dẫn đến toàn bộ các phòng để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho toàn bộ khu nhà

I.3.2 Hệ thống nước

Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước của thành phố Nước được chứa trong bể nước ngầm sau đó cung cấp đến từng nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kết phù hợp với yêu cầu sử dụng cũng như các giải pháp kiến trúc, kết cấu Tất cả các khu vệ sinh và phòng phục vụ đều được bố trí các ống cấp nước

và thoát nước Đường ống cấp nước được nối với các bể nước trên mái Bể nước ngầm dự trữ nước được đặt bên dưới công trình để đơn giản hoá việc sử

lý kết cấu và biện pháp thi công, cũng như dễ sữa chữa Tại đây có lắp máy bơm để bơm nước lên tầng mái

Toàn bộ hệ thống thoát nước trước khi ra hệ thống thoát nước thành phố phải qua trạm xử lý nước thải để đảm bảo nước thải đạt các tiêu chuẩn về nước thải

Hệ thống thoát nước mưa có đường ống riêng đưa thẳng ra hệ thống thoát nước thành phố

Hệ thống nước cứu hoả được thiết kế riêng biệt gồm một trạm bơm tại tầng

1, một bể nước riêng trên mái và hệ thống ống riêng đi toàn bộ ngôi nhà Tại các tầng đều có hộp chữa cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang

I.3.3 Hệ thống thông gió và chiếu sáng

Công trình được thông gió tự nhiên bằng các hệ thống cửa sổ Khu cầu thang và sảnh giữa được bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo

Tất cá các cửa đều có tác dụng thông gió chung cho công trình Do công trình là nhà ở nên các yêu cầu về chiếu sáng là rất quan trọng, phải đảm bảo đủ ánh sáng cho các phòng Chính vì vậy mà các căn hộ của công trình đều được

bố trí tiếp giáp với bên ngoài đảm bảo chiếu sáng tự nhiên

I.3.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Thiết bị báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi công cộng - những nơi có thể gây cháy Mạng lưới báo cháy có thể gắn đồng hồ và neon báo cháy

Mỗi tầng đều có bình cứu hỏa để đề phòng hỏa hoạn

Các hành lang, cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có hỏa hoạn, 1 thang bộ bố trí cạnh thang máy, 1 thang bộ bố trí cuối dãy hành lang có kích thước phù hợp với tiêu chuẩn kiến trúc thoát hiểm khi có khả năng hỏa hoạn hay các sự cố khác

Các bể nước chứa trong công trình đủ cung cấp nước cứu hỏa trong 2 giờ Khi phát hiện có cháy, phòng bảo vệ và các quản lý sẽ nhận được tín hiệu và kịp thời kiểm soát khống chế hỏa hoạn cho công trình

I.4 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, THỦY VĂN

Công trình nằm trong thành phố nên nhiệt độ bình quân là 270C, chênh lệch giữa ngày và đêm không đáng kể

Thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt: 6 tháng nắng, 6 tháng mưa

Hai hướng gió chủ yếu là Đông Đông Nam và Bắc Đông Bắc

Địa chất công trình thuộc loại địa chất yếu Nên cần có giải pháp gia cố nền cho công trình

Phần II TÍNH TOÁN KẾT CẤU

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC MÁI

I/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ NƯỚC MÁI:

1/ Lưu lượng nước sử dụng cho công trình:

- Diện tích sử dụng ở của một tầng:

)(1103)

288(

- Tổng diện tích ở của 10 tầng:

) ( 11030 10

- Tổng số người trong các căn hộ:

S Tiêu chuẩn dùng nước tính theo

- Thể tích nước cho 1103 người sử dụng:

- V = Số người  tiêu chuẩn dùng nước của một người trong 1 ngày đêm

 384.308)(3088404

.1200

Trong đó: tiêu chuẩn dùng nước của người/ngđ: q = 200(l/người/ngđ)

- Lưu lượng nước dự trữ chữa cháy: W cc  6 (m3)

1 88 6 84 308 2 0 3

W W k

2/ Thể tích bể nước mái:

-Ta có V = 88.1 (m3) Từ thể tích này ta có kích thước của bể nước như sau:

 3 48 132 8 1 2 9

- Bố trí 1 hồ nước mái ở trục (2-3), (C-D)

- Bể nước có các thông số : a = 8.0 m ; b = 9.2 m ; h = 1.8 m

2225.08

8.1

a b a h

 Do đó bể nước thuộc loại bể thấp

II/ TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC:

1/ Chọn kích thước sơ bộ:

- Chọn bề dày bản nắp:

(mm) Trong đó:

 D : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng (hoạt tải tiêu chuẩn thuộc loại nhẹ) Bản nắp D = 0.8; Bản đáy D = 1.4

 L : nhịp cạnh ngắn của ô bản

 m : bằng 45 đối với bản kê bốn cạnh: bằng 35 đối với bản dầm

- Chiều cao của dầm nắp, dầm đáy được chọn sơ bộ theo công thức sau:

d d

m

Trong đó:

 md : hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;

- m d  8  12: đối với hệ dầm chính, khung một nhịp

- m d  12  16: đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp

- Sử dụng công thức trên để chọn sơ bộ kích thước cho bản nắp, dầm nắp, bản dáy và dầm đáy

- Kích thước tiết diện sơ bộ của các cấu kiên được trình bày trong bảng sau:

Kích thước sơ bộ của các cấu kiện:

m

L D

s

- Kích thước dầm đáy như sau: DD1(250x500), DD2(250x500),

DD3(200x400), DD4(200x400) Minh họa bằng hình ảnh sau:

2/ Tính bản nắp:

+ Hoạt tải sửa chữa:

2 / 95 0 75 0 3

p n

/ 6 4 95 0 65

p g

2.2/ Tính toán nội lực và cốt thép cho bản nắp:

6 3

0 4



l l

Liên kết theo chu tuyến: 6.25 3

l P

m

m KN l

l P

m

m KN l

l P

k

m KN l

l P

s

R bh A

.h b

s

R bh A

.h b

 Diện tích cốt thép: I b oI

sI

s

R bh A

h b

A

0

II

A

b h

 

- Do đơn giản hóa việc tính toán: tính theo ô bản đơn nhưng thực tế ô bản lại

làm việc theo ô liên tục cho nên ta hệ số khi chọn thép là 1.2 lần A s tính toán

- Chọn 2  12 2

26

H

 tổng tải 2

/ 72 22 17 72

p g

3.2/ Tính toán nội lực và cốt thép cho bản đáy:

6 3

0 4 1



l

l

Liên kết theo chu tuyến: 8.75 3

; 0450 0

; 0161 0

; 0194

l P

m

m KN l

l P

m

m KN l

l P

k

m KN l

l P

4.1/ Tải trọng tính toán và sơ đồ tính của thành bể nước:

- Chọn chiều dày bản thành:

cm h

h

cm h

h

bt

bn bt

8 1

2



h b

 bản làm việc một phương

- Xét một dải bản theo phương cạnh ngắn (h) và có bề rộng b =1 m để tính :

- Tải trọng tác dụng lên bản thành

+ Ap lực nước : P n nhnb1.11.810119.8 (kN/m)

+ Ap lực gió : Ở đây gió hút là gây nguy hiểm khi tác dụng đồng

thời với áp lực tải trọng nước Gió được tính gồm gió tĩnh tại cao trình Z = 33.3 + 1.5 +1.8 = 36.6 m

- Moment lớn nhất tại gối:

kN m

h W h P

8

8.158.015

8.18.198

15

2 2

2 2

8.18.19128

96.33

2 2

2 2

5/ Kiểm tra nứt (theo trạng thái giới hạn thứ 2)

: hệ số, với cấu kiện chịu uốn và nén lệch tâm;

: hệ số, với tải trọng tạm thời ngắn hạn và tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn;

: hệ số, với cốt thép thanh có gờ,  1.2với cốt thép tròn trơn;

: ứng suất trong các thanh cốt thép lớp ngoài cùng, xác định như sau:

, đối với cấu kiện chịu uốn;

: cánh tay đòn của nội ngẩu lực, được xác định như sau:

0

0

/1

f f f

- hệ số đặc trưng đàn hồi dẻo của bê tông vùng nén;

: tải trọng ngắn hạn ; : tải trọng dài hạn với độ ẩm môi trường là 40% - 75%;

Đối với tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn ta có: , ,

: hàm lượng cốt thép chịu kéo, xác định như sau:

5.2/ Kiểm tra nứt bản đáy:

- Tính toán khe nứt tại mép bản đáy ngàm với dầm đáy

15.1

72.1415

M M

8 12

3 2

2 0

M



3 3

R bh

M

, 2 0



0

' '

'

2 ) (

bh

A h

  0.245

78.70057.010

055.0518.1

1

10

'51

245 0 1 2

1 2

1

2 0

2 0

2 0

'

cm h

h h

h z

f

f f

108

6

m kN z



3.5 100 0.0057 10 0.127( )20

1021

1076.12.11

51.415

M M

tt

tc    ; As = 2.56(cm2);  0 35 %; ; ;1.2

 

10 15 8 0 1

92 3

3 2

2 0

M



3 3

   



78.70035.010

041.0518.1

1

10

'51

182 0 1 2

1 2

1

2 0

2 0

2 0

'

cm h

h h

h z

f

f f

1092

6

m kN z

3.5 100 0.0041 8 0.141( )20

1021

100.22.11

- Tải trọng tác dụng lên dầm nắp bao gồm trọng lượng bản thân dầm, tải trọng

từ sàn bản nắp truyền vào theo sơ đồ truyền tải trọng sau:

6.36.42

46.42

6.36.422

46.422



- Từ tải trọng hình thang , tam giác quy đổi thành tải tương đương phân bố đều như :

 Quy đổi tải trọng hình tam giác thành tải tương đương:

) / ( 8

5

m kN q

DN bn

5 8

5 1

) / ( 35 10 56 16 8

5 8

5 3

6 3









- Tải trọng tác dụng lên dầm nắp bao gồm trọng lượng bản thân dầm, tải trọng

từ sàn bản nắp truyền vào và trọng lượng bản thành truyền vào theo sơ đồ truyền tải trọng sau:

 Tải trọng truyền vào dầm DD1 là dạng hình tam giác có giá trị lớn

nhất:

)/(90.402

6.372.222

4 72 22 2

6.372.2222

472.2222

) / ( 8

5

m kN q

5 8

5 1

DD bd

qd

) / ( 13 51 8 81 8

5 8

5 3

6 3

tc bt

g

(kN/m 2 ) n

tt bt

) / (kN m2

) / ( 98 7 8 1 434

h g

- Dùng phần mềm tính toán kết cấu Sap2000 để xác định nội lực của dầm nắp

và dầm đáy thì ta có được Mmax và Qmax.

Biểu đồ Môment của hệ dầm hồ nước mái

Biểu đồ lực cắt của hệ dầm hồ nước mái

s

R bh A

.h b

A s





- Kết quả tính toán thép dầm được trình bày trong bảng sau:

Kết quả tính toán cốt thép dầm nắp và dầm đáy

M (kN.m)

b (mm )

h 0 (mm )

m

A s tính Chọn thép A s

chọn (cm 2 )

m

% (cm 2

7 2 8 8 2 5 Nhị

300 05 1 0 0 1 2

66030005.19.05

2 0 4

Q

h b R

(mm)

- Với b4  1 5

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo đoạn gối tựa và giữa nhịp dầm

 mm

mm h

150

350 2

500

525 4

700 3 4

Gối tựa Giữa nhịp dầm

- Chọn cốt đai đoạn gối tựa : s = min (stt , smax , sct ) = 150 (mm)

- Chọn cốt đai đoạn giữa nhịp : s = 200 (mm)

- Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tông :

+ b  1  0 01 bR b  1  0 01  0 9  14 5  0 87

250300

3.5010

27

1021515

A E

b

s w



+

) ( 8 771 771811

660 300 5 14 87 0 03 1 3 0 3

.

=> Với Q = 335.1 (kN) < 771.8(kN)  dầm thỏa điều kiện chịu cắt

- Vậy bố trí cốt đai như bảng sau:

h s h DN4h DN1  50  40  10 (cm)

- Diện tích cốt treo:

89 2 2250

46

10 1 100 04 83 1

cm R

h

h p

89 2

h s h DD4h DD1 70  60  10 (cm)

- Diện tích cốt treo:

90 10 2250

66

10 1 100 04 289 1

cm R

h

h p

90 10

“Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng”

Đó là định nghĩa về nhà cao tầng do Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đưa ra Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu

Tùy thuộc môi trường xung quanh, địa thế xây dựng, tính kinh tế, khả năng thực hiện kỹ thuật,… mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lựa chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất Cụ thể ở đây là móng cọc

Tổng chiều cao của công trình lớn, do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể Do vậy, đối với các nhà cao hơn 40m thì phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình (B

và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn vào việc tăng tính ổn định, chống lật, chống trượt và độ bền của công trình

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ

độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, dao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm Do vậy, khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ, quá trình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng

Như vậy, khi tính toán và thiết kế công trình, đặc biệt là công trình nhà cao tầng thì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng Nó không những ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của công trình mà còn ảnh hưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình

Chung cư Coma 16 là công trình có 9 tầng, với chiều cao 36.3 m so với mặt đất tự nhiên Theo phân loại của Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế thì công trình này thuộc loại nhà cao tầng loại II [17] Việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng Dưới đây, khảo sát đặc tính của một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng để từ đó tìm được hệ chịu lực hợp lý cho công trình:

1.2.1 Hệ khung chịu lực

Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột, dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang Cột và dầm trong hệ khung liên kết với nhau tại các nút khung, quan niệm là nút cứng

Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí mặt bằng linh hoạt, có thể đáp ứng khá đầy đủ yêu cầu sử dụng công trình, phù hợp với nhiều loại công trình

Yếu điểm của kết cấu khung là độ cứng ngang của kết cấu khung nhỏ, năng lực biến dạng chống lại tác động của tải trọng ngang tương đối kém Ngoài ra,

hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20

tầng [17]

1.2.2 Hệ tường chịu lực

Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực

Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế:

Gây tốn kém vật liệu;

Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết;

Thi công chậm;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu

Nên cần xem xét kỹ khi chọn hệ chịu lực này

1.2.3 Hệ kết cấu sàn

° Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

° Ta xét các phương án sàn sau:

a./ Hệ sàn sườn

Cấu tạo bao 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 nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiét kiệm chi phí vật liệu

- Không tiết kiệm không gian sử dụng

b./ Hệ sàn ô cờ

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp

- Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình Chung cư COMA 16:

° Chung cư Coma 16 là công trình có 9 tầng, với chiều cao 36.3m so với mặt đất tự nhiên, diện tích mặt bằng tầng điển hình 21.6 m x 45.8m = 989.28m2

° Công trình có chiều cao bé hơn 40m nên không cần phải xét đến ảnh hưởng của gió động

° Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như:

cầu thang, hồ nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung theo

sơ đồ giằng, vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong phạm vi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém, còn vách cứng thì ngược lại, có độ cứng chống cắt tốt nhưng độ cứng chống uốn kém

° Sàn là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng kiểu khung giằng Sàn có chức năng đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột, khung Sàn cứng còn có khả năng phân phối lại nội lực trong hệ vách cứng Do đó, phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất,

ổn định nhất và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn phương án sàn thiết kế

là phương án sàn bê tông ô cờ là khả thi nhất vì công trình là một chung cư, có bước cột lớn 9.5m sẽ có những thuận lợi sau:

 Cho phép bố trí phòng linh hoạt

 Mặt bằng kết cấu đơn giản

 Chiều cao tầng giảm

 Tiết kiệm bê tông, cốt thép ít hơn 10 -80%

 Thời gian thi công nhanh, trung bình 9-10 ngày/ 1 tầng

 Kết luận:

Hệ chịu lực chính của công trình là khung chịu lực

1.4 LỰA CHỌN VẬT LIỆU

1.4.1 Kết cấu thép

 Ƣu điểm:

- Có cường độ chịu lực cao kể cả nén, kéo, uốn, cắt Trọng lượng tương đối nhẹ,

độ dẻo cao và khả năng chống động đất tốt Cấu kiện kết cấu thép có thể chế tạo trong công xưởng với độ chính xác cao, dễ lắp ráp tại hiện trường, tiết kiệm lao động, dễ quản lý chất lượng, rút ngắn thời gian thi công công trình

- Thích hợp cho các công trình cao tầng

1.4.3 Kết cấu tổ hợp thép - bêtông

Là loại phát huy được ưu điểm và khắc phục 1 số nhược điểm của cả 2 loại nói trên Hiện đang được ứng nghiên cứu ứng dụng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng ở nhiều nước trên thế giới

So với kết cấu thép, kết cấu này sử dụng ít thép hơn, có độ cứng lớn hơn, khả năng phòng hoả cao hơn và có giá thấp hơn

So với kết cấu bê tông thì loại này có kích thước cấu kiện nhỏ hơn, trọng lượng bản thân kết cấu nhỏ, khả năng chịu lực lớn

Kết cấu loại này thường sử dụng làm cột cho nhà siêu cao tầng, có nhiều ưu điểm như khả năng chịu lực lớn, kích thước bé và phòng hoả tốt Kết cấu dầm sàn tổ hợp cũng đang được sử dụng phổ biến, ưu điểm về chịu lực, tiện lợi thi công, rút ngắn thời gian xây dựng công trình

1.4.4 Lựa chọn vật liệu

Do công trình không cao lắm, yêu cầu về khả năng chịu lực và vấn đề phòng hỏa không quá cao Và theo kinh nghiệm của các công trình cao tầng khác, lựa chọn vật liệu bê tông cốt thép là hợp lý

° Bê tông sử dụng cho kết cấu bên trên dùng mác B22.5 với các chỉ tiêu như sau:

 Khối lượng riêng:  = 2500 daN/m3

 Cường độ tính toán :Rn = 130 daN/cm2

 Cường độ chịu kéo tính toán: Rk = 10.5 daN/cm2

 Mođun đàn hồi: Eb = 300x10-3 daN/cm2

° Cốt thép gân 10 dùng cho kết cấu bên trên và đài cọc dùng loại AII với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén tính toán RS = 2800 daN/cm2

 Cường độ chịu kéo tính toán RS = 2800 daN/cm2

 Cường độ tính cốt thép ngang: Rđ = 2250 daN/cm2

 Modul đàn hồi Ea = 2,1x106 daN/cm2

° Cốt thép trơn  <10 dùng loại AI với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén tính toán Ra’ = 2250 daN/cm2

 Cường độ chịu kéo tính toán Ra = 2250 daN/cm2

 Cường độ tính cốt thép ngang: Rđ = 2250 daN/cm2

 Modul đàn hồi Ea = 2,1x106 daN/cm2

° Vữa ximăng - cát, gạch xây tường: :  = 1800 daN/m3

° Gạch lát nền Ceramic:  = 2000 daN/m3

1.5.1 Chọn sơ bộ tiết diện sàn

Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu:

 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,…)

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

- Chọn bản sàn bêtông cốt thép toàn khối theo [10], được chiều dày bản sàn 10cm và sàn vệ sinh và console là 10 cm

- Chọn cầu thang dạng bản có chiều dày 10 cm

- Hồ nước có chiều dày bản nắp 8cm và bản thành là 10 cm, bản đáy là 15cm Dầm đỡ (20x30, 30x45)cm

Lưu ý: Các kích thước đã chọn trên được trình bày cụ thể trong từng chương

có liên quan

1.5.2 Chọn tiết diện dầm

Theo điều 3.3.2 Cấu tạo khung nhà cao tầng - TCXD 198:1997 (phù hợp với biện pháp cấu tạo do Ủy ban bêtông Châu Âu qui định): dầm phải đủ độ dẻo và cường độ cần thiết khi chịu tải trọng động đất

Chiều rộng tối thiểu của dầm không chọn nhỏ hơn 200mm và tối đa không hơn chiều rộng cột cộng với 1,5 lần chiều cao tiết diện Chiều cao tối thiểu tiết

diện không nhỏ hơn 300mm Tỉ số chiều cao và chiều rộng tiết diện không lớn hơn 3

- Console và hệ dầm môi lấy tiết diện 20 x 30 cm

- Tải trọng và tác động tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995

- Tiêu chuẩn thiết kế nền và móng 20 TCN - 174 - 89

- Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà công trình TCXD - 45 - 78

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN - 5574 - 91

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCVN - 5575 - 1991

- Quy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu BTCT TCVN - 5578 - 1991

- Tiêu chuẩn thiết kế gạch đá TCVN - 5573 - 1991

- Chương trình phân tích hệ kết cấu Etabs 9.05

- Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737: 1995 TCXD 229 :1995

Ngoài ra còn xét đến chống cháy khi sử dụng đối với các công trình nhà cao tầng, chiều dày sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình

mà sàn chỉ chịu tải trọng đứng

Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của sàn trên mặt bằng và tải trọng tác dụng

1 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm

Hình 4.1: Mặt bằng bố trí hệ dầm sàn

S1