thiết kế công trình chung cư cao tầng mỹ đình

Thoát nước mưa được thực hiện nhờ hệ thống sênô  110 dẫn nước từ ban công và mái theo các đường ống nhựa nằm ở góc cột chảy xuống hệ thống thoát nước toàn nhà rồi chảy ra hệ thống thoát

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình đào tạo một kỹ sư nói chung và kỹ sư xây dựng nói riêng, đồ án tốt nghiệp bao giờ cũng là một nút thắt quan trọng giúp sinh viên có thể tổng hợp lại những kiến thức đã học tại trường đại học và những kinh nghiệm thu được qua các đợt thực tập để thiết kế một công trình xây dựng cụ thể Vì thế đồ án tốt nghiệp chính là thước đo chính xác nhất những kiến thức và khả năng thực sự của sinh viên có thể đáp ứng được yêu cầu đối một người kỹ sư xây dựng

Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội loài người, nhu cầu của con người đối với các sản phẩm xây dựng cũng ngày càng cao hơn Đó là thiết kế các công trình với xu hướng ngày càng cao hơn, đẹp hơn và hiện đại hơn

Là một sinh viên sắp ra trường, với những nhận thức về xu hướng phát triển của ngành xây dựng, được sự đồng ý của thầy hướng dẫn, em đã quyết định thực hiện đề

tài thiết kế công trình: “CHUNG CƯ CAO TẦNG MỸ ĐÌNH”

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy trong khoa Xây Dựng, đặc biệt là Thầy

Lê Thanh Cao đã trực tiếp hướng dẫn em trong đề tài tốt nghiệp này

Xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Trong quá trình thực hiện, dù đã cố gắng rất nhiều song kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm còn chưa sâu sắc nên chắc chắn em không tránh khỏi sai xót Kính mong được nhiều sự đóng góp của các thầy để em có thể hoàn thiện hơn đề tài này

Nha Trang, tháng 03 năm 2012

Người thực hiện

Phạm Thành An

+ KT 02: Mặt bằng tầng hầm và tầng 1

+ KT 03: Mặt bằng tầng điển hình và mái

+ KT 04: Mặt cắt A-A và B-B

PHẦN KIẾN TRÚC 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí

ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn

Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước hòa nhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết

Vì vậy chung cư cao tầng Mỹ Đình ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển

1.2 VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH

1.2.1 Vị trí công trình

Công trình tọa lạc tại khu đô thị mới Trung Văn – Từ liêm – Hà Nội, nằm trong quy hoạch tổng thể của khu đô thị mới nên được bố trí rất hợp lý Tạo điều kiện sống tốt nhất cho người dân Tất cả đều phù hợp với cảnh quan chung của khu đô thị

Ngoài ra, bên cạnh công trình còn có 4 đơn nguyên khác Tất cả đều được thiết

kế tương đối giống nhau, tạo thành 1 quần thể kiến trúc hiện đại, đạt độ thẩm mỹ cao Chính vì vậy nên việc bố trí tổ chức thi công xây dựng và sử dụng công trình là rất thuận tiện, đạt hiệu quả cao

Công trình chung cư cao tầng Mỹ Đình nằm vị trí Tây Bắc của thành phố với hệ thống giao thông đi lại thuận tiện, và trong vùng quy hoạch phát triển của thành phố, công trình đã cho thấy rõ ưu thế về vị trí của nó

1.2.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 0

27 C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 0

Địa chất công trình thuộc loại đất yếu nên phải chú ý khi lựa chọn phương

án thiết kế móng ( xem chi tiết ở phần thiết kế móng)

1.3 CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.3.1 Giải pháp về mặt bằng

Công trình có kích thước mặt bằng 16.2x47.4(m), diện tích sàn tầng điển hình 767.88 m2, gồm 1 tầng hầm và 14 tầng cao

PHẦN KIẾN TRÚC 3

Tầng hầm đặt ở cao trình -3.00m với cốt TN, với chiều cao tầng là 3m, có nhiệm

vụ làm gara chung cho khu nhà, chứa các thiết bị kỹ thuật, Kho cáp thang máy, trạm bơm nước cấp, khu bếp phục vụ

Tầng 1 được chia làm hai phần, một phần đặt ở cao trình -1.00m , cao 4.7m dùng bố trí lối vào tạo ra không gian thoáng đãng trước khu dịch vụ và ở cao trình 0.00m, cao 3.7m dùng bố trí khu dịch vụ Tầng 1 được thiết kế làm nhiệm vụ như một khu sinh hoạt chung gồm một phòng trà, cafe, một khu dịch vụ phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt của khu dân cư, một khu bách hóa

Từ tầng 2 đến tầng 14, mỗi tầng được cấu tạo thành 8 hộ khép kín, mỗi hộ gồm có 4 phòng, có diện tích trung bình khoảng 60m2 Cấu tạo tầng nhà có chiều cao thông thuỷ

là 2.9m tương đối phù hợp với hệ thống nhà ở hiện đại sử dụng hệ thống điều hòa nhiệt độ vì đảm bảo tiết kiệm năng lượng khi sử dụng

Tầng thượng có bố trí sân thượng với mái bằng rộng làm khu nghỉ ngơi thư giãn cho các hộ gia đình ở tầng trên, và có 2 bể nước cung cấp nước sinh hoạt cho các gia đình

1.3.2 Giải pháp về mặt đứng

Chung cư có chiều cao 48.25m tính tới đỉnh, chiều dài 47.4m, chiều rộng 16.2m Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực Mặt đứng công trình được trang trí trang nhã, hiện đại, với hệ thống cửa kính khung nhôm tại các căn phòng Các ban công nhô ra sẽ tạo không gian thông thoáng cho các căn hộ Bên ngoài sử dụng các loại sơn màu trang trí, tạo vẻ đẹp kiến trúc cho công trình

Công trình có bố cục chặt chẽ và quy mô phù hợp chức năng sử dụng, góp phần tham gia vào kiến trúc chung của toàn thể khu đô thị

1.3.4 Hệ thống giao thông

Về giao thông đứng, khu nhà gồm 2 thang bộ và 2 thang máy làm nhiệm vụ phục

vụ lưu thông Như vậy, trung bình 1 thang bộ, 1 thang máy phục vụ cho 4 hộ/ tầng là tương đối hợp lý

Về giao thông ngang trong công trình chủ yếu là hệ thống hành lang

PHẦN KIẾN TRÚC 4

1.4 CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT CỦA CÔNG TRÌNH

1.4.1 Giải pháp thông gió chiếu sáng

1.4.1.1 Thông gió:

Kết hợp giữa hệ thống điều hoà không khí và thông gió tự nhiên

Về nội bộ công trình, các phòng đều có cửa sổ thông gió trực tiếp.Trong mỗi phòng của căn hộ bố trí các quạt hoặc điều hoà để thông gió nhân tạo về mùa hè

1.4.1.2 Chiếu sáng :

Kết hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo trong đó chiếu sáng nhân tạo là chủ yếu

Về chiếu sáng tự nhiên : Các phòng đều được lấy ánh sáng tự nhiên thông qua

hệ thống sổ , cửa kính và cửa mở ra ban công

Chiếu sáng nhân tạo : được tạo ra từ hệ thống bóng điện lắp trong các phòng và tại hành lang, cầu thang bộ, cầu thang máy

1.4.2 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, phần qua đường được chôn trong ống thép

1.4.3 Hệ thống nước

1.4.3.1.Cấp nước

Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố thông qua hệ thống đường ống dẫn xuống các bể chứa trên mái Sử dụng hệ thống cấp nước thiết kế theo mạch vòng cho toàn ngôi nhà sử dụng máy bơm, bơm trực tiếp từ hệ thống cấp nước thành phố lên trên bể nước trên mái sau đó phân phối cho các căn hộ nhờ hệ thống đường ống

1.4.3.2 Thoát nước:

Bao gồm thoát nước mưa và thoát nước thải sinh hoạt

Nước thải ở khu vệ sinh được thoát theo hai hệ thống riêng biệt : Hệ thống thoát nước bẩn và hệ thống thoát phân Nước bẩn từ các phễu thu sàn, chậu rửa, tắm đứng, bồn tắm được thoát vào hệ thống ống đứng thoát riêng ra hố ga thoát nước bẩn rồi thoát ra hệ thống thoát nước chung

Phân từ các xí bệt được thu vào hệ thống ống đứng thoát riêng về ngăn chứa của

bể tự hoại Có bố trí ống thông hơi  60 đưa cao qua mái 70cm

Thoát nước mưa được thực hiện nhờ hệ thống sênô  110 dẫn nước từ ban công

và mái theo các đường ống nhựa nằm ở góc cột chảy xuống hệ thống thoát nước toàn nhà rồi chảy ra hệ thống thoát nước của thành phố

Xung quanh nhà có hệ thống rãnh thoát nước có kích thước 38038060 làm nhiệm vụ thoát nước mặt

PHẦN KIẾN TRÚC 5

1.4.4 Hệ thống chống sét và nối đất

Chống sét cho công trình bằng hệ thống các kim thu sét bằng thép  16 dài 600

mm lắp trên các kết cấu nhô cao và đỉnh của mái nhà Các kim thu sét được nối với nhau và nối với đất bằng các thép  10 Cọc nối đất dùng thép góc 65x65x6 dài 2.5 m

Hệ thống nối đất an toàn thiết bị điện được nối riêng độc lập với hệ thống nối đất chống sét Điện trở nối đất của hệ thống này đảm bảo nhỏ hơn 4  Tất cả các kết cấu kim loại, khung tủ điện, vỏ hộp Aptomat đều phải được nối tiếp với hệ thống này

1.4.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Để phòng chống hoả hoạn cho công trình trên các tầng đều bố trí các bình cứu hoả cầm tay, họng cứu hoả lấy nước trực tiếp tù bể nước mái nhằm nhanh chóng dập tắt đám cháy khi mới bắt đầu

Về thoát người khi có cháy, công trình có hệ thống giao thông ngang là hành lang rộng rãi, có liên hệ thuận tiện với hệ thống giao thông đứng là các cầu thang bố trí rất linh hoạt trên mặt bằng bao gồm cả cầu thang bộ và cầu thang máy

1.4.6 Hệ thống thu gom và xử lý 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

1.4.7 Vật liệu sử dụng cho công trình

- Đối với kết cấu chịu lực :

+ Bê tông sử dụng có cấp bền B25, dùng bê tông thương phẩm tại các trạm trộn đưa đến Để rút ngắn tiến độ, bê tông có sử dụng phụ gia và được tính toán cấp phối bảo đảm bê tôg đạt cường độ theo yêu cầu

+Thép chịu lực dùng thép AII, cường độ Rs= 2800 kG/cm2, thép đai dùng thép

AI, cường độ Rs = 2250 kG/cm2

+Gạch xây tường ngăn giữa các căn hộ và giữa các phòng dùng gạch rỗng có trọng lượng nhẹ, để làm giảm trọng lượng của công trình

- Vật liệu dùng để trang trí kiến trúc, nội thất :

+ Cửa kính: Sử dụng cửa kính có trọng lượng nhẹ, nhưng đảm bảo được cường độ Chịu được các va đập mạnh do gió, bão và khả năng cách âm cách nhiệt tốt + Các loại gạch men dùng để ốp, lát : có hoa văn nội tiết phù hợp với loại sơn dùng để sơn tường, tạo vẻ đẹp thẩm mỹ cho không gian bên trong phòng

- Ngoài những vật liệu đã nêu ở trên, công trình còn sử dụng các loại vật liệu chống thấm (Sika), xốp cách nhiệt, …

2 Tính toán và bố trí cốt thép cầu thang bộ tầng điển hình

3 Tính toán và thiết kế bể nước mái

4 Tính toán và thiết kế cốt thép cho khung trục 4

5 Tính toán thiết kế móng cho khung trục 4

Hình 2.1 : Hệ khung chịu lực

Với loại kết cấu này, hệ thống chịu lực chính của công trình được tạo thành từ các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm), hệ khung phẳng được liên kết với nhau bằng các dầm ngang tạo thành khối khung không gian có mặt bằng chữ nhật, lõi thang máy được xây gạch

Ưu điểm: Tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng; mặt khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản

Nhược điểm: Kết cấu công trình dạng này sẽ giảm khả năng chịu tải trọng ngang của công trình Với một công trình có chiều cao lớn muốn đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình thì kích thước cột dầm sẽ phải tăng lên, nghĩa là phải tăng trọng lượng bản thân của công trình, chiếm diện tích sử dụng Do đó, chọn kiểu kết cấu này chưa phải là phương án tối ưu

2.1.2 Hệ tường - lõi chịu lực

Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng và lõi Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường và lõi qua các bản sàn Các tường cứng làm việc như các công xon có chiều cao tiết diện lớn

Giải pháp này thích hợp cho nhà có không gian bên trong đơn giản, vị trí tường ngăn trùng với vị trí tường chịu lực

PHẦN KẾT CẤU 8

Hình 2.2 : Hệ Tường – Lõi chịu lực

Ưu điểm: Độ cứng của nhà lớn, chịu tải trọng ngang tốt Kết hợp vách thang máy

bằng BTCT làm lõi

Nhược điểm: Trọng lượng công trình lớn, tính toán và thi công phức tạp hơn

2.1.3 Hệ khung - lõi chịu lực

7500 7500

Hình 2.3 : Hệ Khung – Lõi chịu lực

Trong hệ kết cấu này thì khung và lõi cùng kết hợp làm việc, khung chịu tải trọng đứng và một phần tải trọng ngang Lõi chịu tải trọng ngang Chúng được phân phối chịu tải theo độ cứng tương đương của khung và lõi

Phương án này sẽ làm giảm trọng lượng bản thân công trình, không gian kiến trúc bên trong rộng rãi, tính toán và thi công đơn giản hơn

PHẦN KẾT CẤU 9

2.1.4 Lựa chọn giải pháp kết cấu

Qua phân tích một cách sơ bộ như trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhà cao tầng đều có những ưu, nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của công trình

Với công trình này yêu cầu không gian linh hoạt cho các phòng ở cho từng hộ gia đình nên giải pháp tường chịu lực khó đáp ứng được

Với hệ khung chịu lực do có nhược điểm là gây ra chuyển vị ngang lớn và kích thước cấu kiện lớn nên không phù hợp với công trình, gây lãng phí

Dùng giải pháp hệ lõi chịu lực thì công trình cần phải thiết kế với độ dày sàn lớn, lõi phân bố hợp lí trên mặt bằng, điều này dẫn tới khó khăn cho việc bố trí mặt bằng với công trình là nhà ở cũng như giao dịch buôn bán

Vậy để thoả mãn các yêu cầu kiến trúc và kết cấu đặt ra cho một nhà cao tầng làm chung cư cho các hộ gia đình, ta chọn biện pháp sử dụng hệ hỗn hợp là hệ được tạo thành

từ sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều hệ cơ bản

Dựa vào phân tích trên, ta chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ khung – lõi

2.2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU SÀN

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

Ta xét các phương án sàn sau :

2.2.1 Hệ sàn nấm

1

7500 7500

PHẦN KẾT CẤU 10

Là loại sàn không có dầm, bản sàn tựa trực tiếp lên cột Dùng sàn nấm sẽ giảm được chiều cao kết cấu, đơn giản thi công, chiếu sáng và thông gió tốt hơn, thích hợp với nhà có chiều rộng nhịp 4-8m, tuy nhiên chiều dày sàn lớn dẫn đến tăng khối lượng công trình Mặt khác do công trình là nhà chung cư nên có nhiều tường ngăn, dẫn đến nhiều lực tập trung Vì vậy không thích hợp để sử dụng sàn nấm

Qua phân tích trên ta thấy thích hợp với công trình này là chọn giải pháp thiết kế Sàn sườn toàn khối

2.3 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN

2.3.1 Xác định sơ bộ kích thước bản sàn

a Chiều dày sàn được chọn vào các yêu cầu

Về mặt truyền lực: đảm bảo các giả thuyết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của

nó Độ cứng trong mặt phẳng sàn phải đủ lớn để khi truyền tải ngang vào dầm, cột, vách cứng, giúp chuyển vị ở các đầu cột bằng nhau

b Xác định sơ bộ chiều dày bản sàn

Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức: l

m

D

h b 

Với D = 0.81.4 phụ thuộc vào tải trọng, Lấy D = 1

m = 3035 cho loại bản dầm với l là nhịp bản

m = 4045 cho kê bốn cạnh với l là cạnh ngắn

L h

) 5 0 3 0 (

) 8

1 12

1 (

Với L là chiều dài nhịp dầm

L h

) 5 0 3 0 (

) 8

1 20

1 (

Với L là chiều dài nhịp dầm

- Dầm chính trong các khung và các dầm dọc trục A,B,C kí hiệu : D1

7500 625 937 5 ( )

8

1 12

1 20

0

+ Có thể sơ bộ lấy Tải trọng tính toán q = 8 kN/m2 sàn

Bảng 2.1 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Tầng Tên A(m2) N(kN) A(m2) Chọn tiết

diện(mm) Atd(m2)

T hầm đến T3 Cột giữa 56.25 6750 0.47 600x800 0.48

Cột biên 28.13 3375.6 0.23 500x600 0.30 T4-T7 Cột giữa 56.25 4950 0.34 500x600 0.30

Cột biên 35.25 3102 0.21 400x500 0.20 T8-T11 Cột giữa 56.25 3150 0.22 400x500 0.20

Cột biên 35.25 1974 0.14 300x500 0.15 T12-T14 Cột giữa 56.25 1350 0.09 300x500 0.15

Cột biên 35.25 846 0.06 300x400 0.12

PHẦN KẾT CẤU 13

Kiểm tra điều kiện ổn định cột:

gh i

+ψ: hệ số phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cột Hệ khung thì ψ= 0,7

Bảng 2.2 Độ mảnh tại tiết diện nguy hiểm nhất

Tầng Tên l(m) l0(m) i(m) λ

T hầm đến T3 Cột giữa 3.7 2.59 0.23 11.26

Cột biên 2.59 0.2 12.95 T4-T7 Cột giữa

3 2.1 0.2 10.5 Cột biên 2.1 0.17 12.35 T8-T11 Cột giữa

3 2.1 0.17 12.35 Cột biên 2.1 0.14 15 T12-T14 Cột giữa

3 2.1 0.14 15 Cột biên 2.1 0.12 17.5 Kết luận: độ mảnh của cấu kiện đảm bảo

Lưu ý: Đây chỉ là kích thước sơ bộ, kích thước hợp lý của tiết diện chỉ được xác định

và kiểm tra theo hàm lượng Do đó sau khi tính toán và kiểm tra hàm lượng nếu thấy không hợp lý thì chọn lại tiết diện, giải khung và tính toán cốt thép cho đến khi nào hợp

lý

2.3.4 Xác định sơ bộ tiết diện lõi thang máy

Dựa vào bản vẽ kiến trúc và tải trọng tác dụng ta chọn sơ bộ kích thước vách cứng

Theo TCXD 198-1997 quy định bề dày lõi thang máy như sau :

t  (15 cm, H t

20

1

= 37020

1

=18,5 cm)

Do công trình có chiều cao lớn nên tải trọng thẳng đứng truyền xuống lõi trong diện truyền tải của nó là khá lớn => chọn t = 25 (cm) là hợp lý

n : Hệ số vƣợt tải đƣợc xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995

 : Trọng lƣợng riêng của vật liệu

 : Chiều dày lớp vật liệu

Bảng 3.1 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn điển hình

gtt(kN/m2)

gtt(kN/m2)

PHẦN KẾT CẤU 15

Bảng 3.3 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Cấu tạo chiếu nghỉ 

(kN/m3)



(cm) n

gtc(kN/m2)

gtt(kN/m2)

1 Gạch lót đá hoa cương 24 2 1.1 0.48 0.53

Bảng 3.4 Tải trọng tác dụng lên bản thang ( vế nghiêng)

STT Cấu tạo bản thang 

(kN/m3)



(cm) n

gtc(kN/m2)

gtt(kN/m2)

 : Trọng lượng riêng của vật liệu

Bảng 3.5 Tải trọng do tường 200 trên dầm

(kN/m3)

b (m)

h (m) n

tc t g

(kN/m)

tt t g

h (m) n

tc t

g

(kN/m)

tt t

gtt(kN/m2)

1 Bản

nắp

Lớp vữa lót 18 2.0 1.3 0.36 0.47 Lớp vữa trát 18 1.5 1.3 0.27 0.35 Bản BTCT 25 8.0 1.1 2.00 2.20

2 Bản

đáy

Lớp gạch men 20 1.0 1.1 0.20 0.22 Lớp vữa lót 18 2.0 1.3 0.36 0.47 Lớp vữa trát 18 1.5 1.3 0.27 0.35

Bảng 3.8 Hoạt tải tác dụng của các tầng

tc

(kN/m2)

Pn (kN/m2)

2 Cầu thang, hành lang 1.2 3 3.6

3 Phòng vệ sinh, Phòng ăn + bếp 1.3 1.5 1.95

Tiêu chuẩn áp dụng tính toán:

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

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

3.3.1 Thành phần tĩnh của gió

Thành phần tĩnh tiêu chuẩn của gió đƣợc xác định theo công thức:

c z k W

với mặt khuất gió c= -0.6

Thành phần tĩnh tính toán của gió đƣợc xác định theo công thức:

tc j tt

n = 1,2 - hệ số độ tin cậy đối với tải trọng gió

Trong công thức trên hệ số k đƣợc tính với mốc chuẩn là -1.00m

Sau khi tính toán ta có tải trọng gió tĩnh truyền về mức sàn

L h W

F  j tt (kN)

W o (kN/m 2 )

tc j

W

(kN/m 2 )

n L x (m)

L y (m)

F x (kN)

F y (kN)

PHẦN KẾT CẤU 19

3.3.2 Thành phần động của gió

Thành phần động của tải trọng gió lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió tĩnh nhân với các hệ số có ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động tải trọng khi chỉ kể đến thành phần xung vận tốc gió : W pj W j j

Trong đó : Wj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió

j

 : hệ số áp lực động của tải trọng gió

 : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải trọng gió : W p ji( )M ji i y ji

Trong đó: Mj khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

i hệ số động lực phụ thuộc vào dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số ei và độ giảm lôga của dao động

i : hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió có thể coi như không đổi

yji : dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió : tt

W W

Trong đó : W : giá trị tính toán của áp lực gió

 : hệ số tin cậy đối với tải trọng gió, = 1.2

 hệ số điều chỉnh tải trọng gió theo thời gian

Tính toán thành phần động của tải gió : Dựa vào các thành phần cần tính toán và

chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió TCXD 229 – 1999 ta có thể phân chia quy trình tính toán như sau :

Bước 1: Xác định công trình có thuộc phạm vi tính gió động hay không Theo điều 6.2 TCVN 2737 – 1995 công trình nhà cao tầng cao hơn 40 m thì phải tính đến thành phần động của tải trọng gió Chiều cao công trình là H = 48.25m nên ta phải tính đến thành phần động của tải trọng gió

Bước 2: Xác định thành phần tĩnh tải trọng gió

Đã thực hiện ở mục 3.3.1

PHẦN KẾT CẤU 20

Bước 3: Tính toán đặc điểm động lực công trình

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, khảo sát 12 mode dao động, dùng chương trình Etab 9.7.1, ta có tần số dao động như bảng bên dưới:

Bước 4: Giá trị giới hạn tần số dao động riêng fL

Giá trị giới hạn fL được cho trong bảng 2 TCXD 229-1999 phụ thuộc vào độ giảm giá trị lôga  và vùng áp lực gió

Công trình bê tông cốt thép có  = 0.3, vùng áp lực gió II cho ta fL =1.3 (Hz)

Nếu f1 > fL : công trình có độ cứng lớn, thành phần động của tải trọng gió chỉ do xung vận tốc gió gây ra

Nếu f1 ≤ fL : công trình có độ cứng bé, thành phần động của tải trọng gió phải kể đến tác động của cả xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình, và cần tính s dạng dao động đầu tiên có tần số dao động riêng f1 ≤ fL

W j : giá trị tiêu chuẩn thành phần giĩ tĩnh được xác định ở bảng III.1

 : hệ số tương quan khơng gian áp lực động của tải trọng giĩ

Nếu bề mặt đĩn giĩ của cơng trình cĩ dạng chữ nhật định hướng song song với các trục cơ bản của hình 5.1 thì các giá trị 1 lấy theo bảng 4 và 5 TCXD 229 – 1999 Giá trị của  ứng với dạng dao động thứ 2 và thứ 3 là 2 = 3 =1

x

yz

L

D H

Hướng gió

Hình 3.1 Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan 

Bảng 3.11 Hệ số tương quan khơng gian

Chiều cao tầng (m)

Bề rộng đón gió tc

j

W

(kN/m2)

Lực phương X (kN)

Lực phương Y (kN)

X (m)

Y (m) 1WFxj1 2WFyj2 1WFxj1 2WFyj2

ji i j j ji

j ji

n

j

Fj ji i

M y

W y

1



WFj : lực tiêu chuẩn thành phần động tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình,

khi chỉ kể đến thành phần xung vận tốc gió đã xác định ở bảng 4.13

174.28 114.48 5.2752 9.4549 1.1358

MassX (kN)

UY (y ji)

MassY (kN)

PHẦN KẾT CẤU 25

Bảng 3.16 Bảng tổng hợp thành phần động tiêu chuẩn của tải gió

Tầng

Khối Lượng Tầng

W W

Trong đó:  = 1.2 : Hệ số tin cậy đối với tải gió

 = 1: Hệ số điều chỉnh tải trọng gió lấy với thời gian sử dụng giả định 50 năm Bước 8: Tổng hợp gió tĩnh và gió động

Nội lực và chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió được xác định

theo công thức sau: X = Xt + s

i

d i

X )2(Trong đó: X – là môment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị

Xt – là môment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra

Xđi – là môment uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra khi dao động ở dạng thứ i

Gió theo phương X Gió theo phương Y

PHẦN KẾT CẤU 27

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Thiết kế sàn là nhiệm vụ đầu tiên của quá trình thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Vấn đề được đặt ra là việc lực chọn kết cấu cho sàn sao cho vừa hợp lý mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế Trong quá trình thiết kế, tùy vào khẩu độ, kỹ thuật thi công, thẩm mỹ và yêu cầu kỹ thuật, người kỹ sư cần phải cân nhắc chọn lựa kết cấu sàn hợp lý nhất Để đảm bảo các yêu cầu như trên, kết cấu sàn sườn là phương án hợp lý nhất áp dụng cho công trình này

Hình 4.1 Mặt bằng sàn tầng điển hình

4.1 TĨNH TẢI

4.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên bản sàn

Xác định tải trọng g n.. (kN/m2)

n : Hệ số vượt tải được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995

 : Trọng lượng riêng của vật liệu

 : Chiều dày lớp vật liệu

Bảng 4.1 Tải trọng các lớp cấu tạo sàn điển hình

gtt(kN/m2)

 : Trọng lƣợng riêng của vật liệu

Bảng 4.2 Tải trọng do tường 200 trên dầm

(kN/m3)

b (m)

h (m) n

tc t g

(kN/m)

tt t g

h (m) n

tc t g

(kN/m)

tt t g

Bảng 4.4 Hoạt tải tác dụng của tầng điển hình

tc

(kN/m2)

Pn (kN/m2)

1 Cầu thang, hành lang 1.2 3 3.6

2 Phòng vệ sinh, Phòng ăn + bếp 1.3 1.5 1.95

4 Phòng khách, phòng ngủ 1.3 1.5 1.95

PHẦN KẾT CẤU 29

4.3 GIẢI NỘI LỰC SÀN BẰNG SAFE V12.2

4.3.1 Mô hình sàn trong SAFE

Hình 4.2 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE

4.3.2 Chia dãy sàn

Để đơn giản trong việc xác định nội lực bản sàn, ta chia sàn thành những dãy theo hai phương X và Y, có hai loại:

Dãy trên cột (Column strip) với bề rộng bằng ¼ nhịp

Dãy giữa nhịp (Middle strip) với bề rộng bằng ½ nhịp

Hình 4.3 Sàn được chia thành từng dãy theo phương X

PHẦN KẾT CẤU 30

Hình 4.4 Sàn được chia thành từng dãy theo phương Y

4.3.3 Giá trị nội lực của bản sàn

Hình 4.5 Moment theo phương X

Hình 4.6 Moment theo phương Y

PHẦN KẾT CẤU 31

4.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO SÀN

4.4.1 Các thông số vật liệu

Bêtông cấp độ bền B25: Rb = 14.5(MPa),b 0.9

Cốt thép sử dụng AII: R s 280(Mpa),R sw 225(Mpa)

Theo TCXDVN min 0.05% Hợp lý nhất0.3% 0.9% đối với sàn

Mtt (kNm) b=1(m)

As (cm)

Asc(cm2)

Chọn thép

 (%) X1 3.75 21.46 5.723 2.48 2.52 a200 0.3

3.75 -40.614 -10.83 4.85 5.23 10a150 0.62

X2 3.75 17.138 4.57 1.97 2.52 a200 0.3

3.75 -42.646 -11.172 5.11 5.23 10a150 0.62 Bảng 4.6 Thép sàn trong dãy theo phương Y

Strip Bề rộng

strip (m)

M (kNm)

Mtt(kNm) b=1(m)

As (cm2)

Asc(cm2)

Chọn thép  (%)

Y 3.25 18.062 5.558 2.41 2.52 a200 0.3

3.25 -49.861 -15.342 7.08 7.85 a100 0.9 Nhận xét

Nếu căn cứ vào nội lực tính toán của từng dãy để bố trí cốt thép cho từng ô sàn thì việc thi công sẽ khó khăn và phức tạp Vì thế thép bố trí trên sàn sẽ dựa vào nội lực nguy hiểm nhất trong các dãy để đường kính cốt thép và số lượng có thể rải đều, không bị thay đổi đường kính và khoảng cách giữa 2 thanh thép khi bố trí từ ô sàn này qua ô sàn kia

PHẦN KẾT CẤU 32

4.4.4 Điều kiện neo buộc cốt thép

Việc neo buộc cốt thép được đảm bảo bằng cách kéo quá tiết diện mà tại đó cốt thép được tính với toàn bộ cường độ chịu kéo một đoạn lan

Chiều dài đoạn neo :

R

b

s an an

15

)(

2  240

4.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO SÀN

Kết quả độ võng xuất từ phần mềm SAFE là f =10.257482 (mm)

400

1731

17500

26

f

PHẦN KẾT CẤU 33

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

5.1 CẤU TẠO CẦU THANG

Cầu thang tầng điển hình của công trình thuộc loại cầu thang dạng bản hai vế

Chiều cao tầng điển hình là 3 (m)

Chọn sơ bộ chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ: h b h cn 10 (cm)

Mỗi vế gồm 10 bậc thang với kích thước: hb = 150 mm, lb = 270(mm)

Bề rộng bản thang B = 1400(mm)

Độ nghiêng α của bản thang so với mặt phẳng nằm ngang được tính như sau

874 0 cos 05

29 556

0 270

21 20 19 18 17 16 15 14 13 12

Hình 5.1 Mặt bằng cầu thang bộ

PHẦN KẾT CẤU 34

5.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

5.2.1 Tĩnh tải

Bảng 5.1 Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Cấu tạo chiếu nghỉ 

(kN/m3)



(cm) n

gtc(kN/m2)

gtt(kN/m2)

71.227

05.29cos.2)

1527(cos)

05.29cos152

Bảng 5.2 Tải trọng tác dụng lên bản thang ( vế nghiêng)

STT Cấu tạo bản thang 

(kN/m3)



(cm) n

gtc(kN/m2)

gtt(kN/m2)

PHẦN KẾT CẤU 35

5.2.2 Hoạt tải theo TCVN 2737- 1995

Hoạt tải tiêu chuẩn : ptc

= 3 (kN/m2) Hoạt tải tính toán: tt  tc 1.233.6

p n

Bảng 5.3 Tổng tải phân bố lên bản thang và chiếu nghỉ

STT Cấu tạo bản thang q

tc

(kN/m)

qtt(kN/m)

PHẦN KẾT CẤU 36

Từ kết quả nội lực ta chọn moment dương lớn nhất ở nhịp và moment âm nhỏ nhất

ở gối để tính cốt thép như cấu kiện chịu uốn tiết diện ngang (1m0.1m) và đặt cốt đơn (giống như bản sàn)

5.4 THIẾT KẾ CỐT THÉP

5.4.1 Thiết kế cốt thép cho bản cầu thang

Bê tông cấp độ bền B25, R b 14.5(Mpa),R bt 1.05(Mpa),b 0.9

Cốt thép AII, R s 280(Mpa),R sw 225(Mpa)

Bê tông bảo vệ dày: a15(mm)h0 ha1001585(mm)

R

    



%

chon S o

A s (cm 2 )

µ (%)

Nhịp 4.26 0.045 0.046 1.822 10a200 3.93 0.46

Gối -8.66 0.092 0.097 3.843 10a150 5.23 0.62

Thép ngang cấu tạo chọn 6a200

5.4.2 Thiết kế cốt thép cho dầm chiếu nghỉ

a Tải trọng tác dụng gồm

Trọng lượng bản thân dầm

g d b d (h d h b)nb 0.3(0.50.1)1.1253.3(kN/m)Trọng lượng tường xây trên dầm:

5.714.2524

2 2

m kNm qL

PHẦN KẾT CẤU 37

) ( 28 94

) / ( 84 117 12

5 7 14 25 12

max

2 2

kN Q

m kN

Bê tông cấp độ bền B25, R b 14.5(Mpa),R bt 1.05(Mpa),b 0.9

Cốt thép AII, R s 280(Mpa),R sw 225(Mpa)

Bê tông bảo vệ dày: a30(mm)h0 ha 50030470(mm)

R

    



%

chon S o

2 0

2 (1 )

2

2 0 4

max

)1(

Q

h b R

) ( 167 3

500 3

mm

mm h

A s (cm 2 )

µ (%)

Nhịp 58.92 0.068 0.421 0.07 4.6  7.6 0.54

Gối 117.84 0.136 0.421 0.147 9.66  11.4 0.81

PHẦN KẾT CẤU 38

Kiểm tra điều kiện:

87.05.149.001.0101

.0

3.5021030

1020515

b

s w



)(94.3243

) ( 375 4

500 3 4 3

mm

mm h

Chọn s=200 (mm) bố trí trong đoạn L/2 ở giữa dầm

5.4.3 Thiết kế cốt thép cho dầm chiếu tới

a Tải trọng tác dụng gồm

Trọng lượng bản thân dầm

g d b d(h d h b)nb 0.2(0.40.1)1.1251.65(kN/m)Trọng lượng tường xây trên dầm:

g t b th tnt 0.21.51.11.80.594(kN/m)

Do bản thang truyền vào ,là phản lực các gối tựa tại B

RB = 15.93 (kN/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:

)/(17.1893.15594.065

R h g

Do dầm có hai đầu ngàm nên

)(2.70

)/(18.8512

5.717.1812

)/(59.4224

5.717.1824

max

2 2

2 2

kN Q

m kN

qL M

m kNm

qL M

g nh

2 0

2 (1 )

2

2 0 4

max

)1(

Q

h b R

) ( 167 3

500 3

mm

mm h

Chọn S=150 (mm) bố trí đoạn L/4 đoạn đầu dầm

Kiểm tra điều kiện:

87.05.149.001.0101

.0

3.5021030

1020515

b

s w



)(94.3243

) ( 375 4

500 3 4 3

mm

mm h

A s (cm 2 )

µ (%)

Nhịp 42.59 0.119 0.421 0.127 4.38  7.6 1.03

Gối 85.18 0.238 0.421 0.276 9.52  11.4 1.54