thiết kế công trình chung cư cao cấp an phú

Sàn ứng lực trước: - Ưu ñiểm: chiều dày sàn nhỏ nên giảm khối lượng sàn và giảm khối lượng công trình, tiết kiệm không gian sử dụng, hiệu quả khi vượt khẩu ñộ từ 8-12 m.. Chọn sơ bộ tiế

I SỰ CẦN THIẾT PHẢI ðẦU TƯ CÔNG TRÌNH:

- Trong những năm gần ñây, quá trình ñô thị hoá ngày càng phát triển Thu nhập của người dân ngày càng cao Kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi cũng

ñuợc nâng cao Họ mong muốn có ñược không gian yên tĩnh, thoáng ñãng

sau 1 ngày làm việc vất vả

- Mặt khác, ñất ñai ngày càng eo hẹp cùng với sự công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất nước, ñòi hỏi cần phải xây dựng các công trình nhà ở cao tầng ñể thay thế các công trình, khu dân cư ñã xuống cấp

II VỊ TRÍ XÂY DỰNG:

- Công trình nằm ở vị trí thoáng ñẹp, tạo nên sự hài hoà, hợp lý và hiện ñại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư

- Công trình nằm trên trục giao thông chính, thuận lợi cho việc cung cấp vật

tư và giao thông ngoài công trình

- Hệ thống cung cấp ñiện, nước trong khu vực ñã hoàn thiện có thể ñáp ứng tốt các yêu cầu của công tác xây dựng

- Khu ñất xây dựng bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không

có công trình ngầm bên dưới ñất nên rất thuận lợi cho công việc thi công

III CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾT KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH:

III.1 Giải pháp mặt bằng:

- Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều dài 52,9 m chiều rộng 28,0 m, chiếm diện tích 1481 m2

- Công trình gồm 18 tầng và 1 tầng hầm Cốt ± 0,00 m ñược chọn là mặt sàn tầng trệt Mặt ñất tự nhiên tại cốt -1,50 m, mặt sàn tầng hầm tại cốt -3,00 m Chiều cao công trình là 59,5 tính từ mặt ñất tự nhiên

- Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữ, chỗ ñậu xe xung quanh Ngoài ra còn có

bố trí các hệ thống kỹ thuật như trạm bơm, hố ga, thông gió, máy phát

III.3 Giải pháp về mặt ñứng hình khối không gian của công trình:

- Công trình có hình thức bố trí hợp lý, hình thức kiến trúc nhẹ nhàng, thanh thoát Thiết kế kiến trúc: các mặt ñứng bề thế hiện ñại, nghiêm trang, không phô trương với cửa kính lớn và sơn nước

- Công trình có vẻ ñẹp mỹ quan cho các trục ñường ðường nét kiến trúc ở mặt ñứng sử dụng các chi tiết mảng tường và cửa kính tạo thẩm mỹ cao, hài hoà phù hợp với công năng sử dụng mang tính ñặc thù của một chung

cư

III.4 Giải pháp hệ thống giao thông:

- Giao thông ngang là hệ thống hành lang rộng 2,40 m

- Hệ thống giao thông ñứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 01 thang bộ

và 03 thang máy, trong ñó có 02 thang máy chính và 01 thang máy chở hàng và phục vụ y tế nên có kích thước lớn hơn

- Thang bộ và thang máy bố trí ở chính giữa công trình, các căn hộ bố trí xung quanh phân cách bởi hành lang nên khoảng cách ñi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và ñảm bảo thông thoáng

III.5 Các giải pháp kỹ thuật cho công trình:

- Nguồn nước lấy từ hệ thống cung cấp nước thành phố Nước ñược dẫn vào

bể chứa ở tầng hầm và ñược hệ thống máy bơm tự ñộng, bơm nước ñến từng phòng thông qua hệ thông gen

- Ngoài ra có bể chứa nước ở tầng mái ñể phòng trường hợp áp lực nước yếu không lên ñược các tầng cao và mất nước

- Nước thải hầm vệ sinh ñược xử lý qua hệ thống bể tự hoại, nước thải sinh hoạt ñược thải ra hệ thống cống chung của khu vực, ñảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường

III.5.3 Thông gió và chiếu sáng:

- Các hộ ñều có ban công thông gió và chiếu sáng Ngoài ra còn có lắp ñặt thêm máy ñiều hoà

a Hệ sàn sườn:

- Ưu ñiểm: tính toán và thi công ñơn giản, ñược sử dụng phổ biến

- Nhược ñiểm: chiều cao dầm và ñộ võng của sàn là rất lớn khi vượt khẩu ñộ lớn gây tốn vật liệu và không tiết kiệm không gian sử dụng

b Sàn nấm:

- Ưu ñiểm: chiều cao kết cấu giảm, tiết kiệm ñược không gian sử

dụng, thích hợp khi vượt khẩu ñộ vừa, thi công nhanh và ñơn giản vì không cần lắp ñặt ván khuôn dầm

- Nhược ñiểm: sàn phải có chiều dày lớn ñể chịu uốn và chọc thủng do

ñó làm tăng khối lượng sàn

c Sàn ứng lực trước:

- Ưu ñiểm: chiều dày sàn nhỏ nên giảm khối lượng sàn và giảm khối

lượng công trình, tiết kiệm không gian sử dụng, hiệu quả khi vượt khẩu ñộ từ 8-12 m

- Nhược ñiểm: thi công phức tạp, giá thành cao

Kết luận: do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn lại phải

ñảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ cho nên ta lựa chọn giải pháp sàn ứng lực trước

- Vách cứng ñược phân bố thành hệ lưới ñể ñỡ sàn và ñược nằm ẩn trong góc các căn hộ ñồng thời sử dụng nội thất ñể che lại ñể ñảm bảo vẻ thẩm mỹ

III.6.3 Lựa chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện:

a Chọn sơ bộ tiết diện vách cứng: Theo tiêu chuẩn xây dựng 1997: nhà cao tầng – thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối:

198 Khi thiết kế các công trình sử dụng vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang phải bố trí ít nhất 3 vách cứng trong 1 ñơn nguyên Trục của 3 vách này không gặp nhau tại 1 ñiểm

- Nên thiết kế các vách không thay ñổi về ñộ cứng cũng như kích thước hình học

- Trong tính toán ñộng ñất, vách cứng thường ñược bố trí sao cho ñộ cứng của công trình theo 2 phương bằng nhau hoặc gần bằng nhau

ñể ñảm bảo chịu tác ñộng của ñộng ñất theo 2 phương

- Không nên chọn khoảng cách giữa các vách cứng và từ vách cứng

ñến biên quá lớn

- Vách cứng có chiều cao chạy suốt từ móng ñến mái, ñồng thời ñể

ñảm bảo ñiều kiện ñộ cứng không ñổi trên toàn bộ chiều cao của lõi

nên chiều dày vách của lõi cứng sẽ không thay ñổi theo suốt chiều cao nhà

- Chiều dày vách cứng phải ñảm bảo:

+ b ≥150 mm

+ b ≥1/20 chiều cao tầng

Chọn sơ bộ chiều dày vách chịu lực là 400

Mặt bằng bố trí vách cứng

b Chọn sơ bộ tiết diện sàn:

- Chiều dày bản sàn có dầm làm việc theo 1 hay 2 phương lấy theo tỷ

lệ hs = (1/40 – 1/45)l, l là chiều dài cạnh dài bản sàn

- Chiều dày sàn không nhỏ hơn 18 cm cho khẩu ñộ 6-8 m; không nhỏ hơn 22 cm cho khẩu ñộ 9-12 m cho tầng

c Chọn sơ bộ tiết diện dầm:

Dầm bao chọn theo kiến trúc 400x200

Mặt bằng bố trí dầm

IV ðẶC ðIỂM ðỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Lớp Tên ñất Chiều

dày(m)

γ tn (KN/m3)

γ h (KN/m3)

W (%)

WL (%)

WP (%)

k (m/s)

N30 ϕ ( ° )

CII (KPa)

m (MPa-1 )

E (MPa)

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ðIỂN HÌNH

THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC LẦU 1

Tải trọng do tường xây:

Tường cao 3.05 m qui về tải phân bố ñều trên sàn:

gtct = St.ht t = 87,6.3,05.1800 = 197 kG/m2

gttt = gtct.n = 1,1.197 = 216 kG/m2 Tổng tải trọng tác dụng lến sàn:

Gtc = 101+197 = 298 kg/ m2

Gtt = 129+216 = 345 kg/ m2 Tải trọng do tường tác dụng lên dầm:

Dầm 800x300:

gt = 0,2.2,5.1800 = 900 kG/m Dầm 600x200:

gt = 0,2.2,7.1800 = 972 kG/m Dầm 800x300:

gt = 0,2.3.1800 = 1080 kG/m

II.2 Hoạt tải:

Hoạt tải tiêu chuẩn:

III TÍNH TOÁN SÀN BTCT ỨNG LỰC TRƯỚC:

II.1 Tải trọng cân bằng:

Tải trọng cân bằng phân bố ñều trên diện tích sàn và có giá trị bằng (0,8-1) trọng lượng bản thân sàn

II.2 Chia dải và xác ñịnh nội lực trong dải:

Mô hình kết cấu bằng phần mềm SAFE 12.0.0

Chia ô sàn ra các dải, dải ñầu cột và dải giữa nhịp Mỗi dải có bề rộng là

Mômen trong các dải do tải trọng cân bằng gây ra:

Hình 2: mặt bằng kết cấu sàn lầu 1

Hình 3: bố trí các dải

Hình 4: mômen trong dải theo phương x

Hình 5: mômen trong dải theo phương y

II.3 Chọn quỹ ñạo cáp ứng lực trước:

Chọn quỹ ñạo cáp là ñường Reverse parabola như hình vẽ:

Chọn ñộ võng lớn nhất của cáp là 0,13 m ứng với chỗ có mômen lớn nhất tại nhịp => Zc = 0,04

Do ñộ chênh lệch momen giữa các nhịp là lớn nên ñộ võng của cáp trong các nhịp là khác nhau Các nhịp có momen lớn thì ñộ võng lớn, nhịp có

momen bé thì ñộ võng bé Cụ thể hình dạng cáp như sau:

Quỹ ñạo cáp dải X-1, X-7

Quỹ ñạo cáp dải X-2, X-3, X-5, X-6 phần sàn liên tục

Quỹ ñạo cáp dải X-2, X-3, X-5, X-6 phần ñi qua lõi thang

Quỹ ñạo cáp dải X-4 và dải X-3, X-5 phần sàn hành lang

Quỹ ñạo cáp dải Y-1, Y-11

Quỹ ñạo cáp dải Y-2, Y-3, Y-4, Y-8, Y-9, Y-10 và Y-1, Y-11, Y-5, Y-7 phần

sàn liên tục

Quỹ ñạo cáp dải Y-6 và Y-5, Y-7 phần ñi qua lõi thang

Quỹ ñạo cáp dải Y-6, Y-7 phần ñi qua ô sàn trong lõi thang

II.4 Tính toán ứng suât trong cáp:

II.4.1 Ứng suất căng trước:

Thép ứng lực trước: cáp 7 sợi, ñường kính danh nghĩa 11,1 mm, với diện tích tiết diện 74,19 mm2

Giới hạn bền của thép fpu = 1860 Mpa, giới hạn chảy fpy = 1690 Mpa Chọn ứng suất căng trước fpi = 0,75.fpu = 0,75.1860 = 1395 Mpa

II.4.2 Tổn hao ứng suất trong cáp:

Thực tế rất khó xác ñịnh chính xác và tổng quát hoá tổn hao ứng suất trong cáp, bởi nó phụ thuộc và rất nhiều yếu tố như ñặc tính của bê tông, thép, ñộ ẩm, bảo dướng … Do vậy em tính tổn hoa ứng suất trong cáp theo tỷ lệ phần trăm trung bình như sau:

Tổn hao do ma sát: 2,5% trên 10 m dài của cáp

Tổn hao do các nguyên nhân khác là 18% ứng suất trung bình của ứng suất căng trước và ứng suất sau khi tổn hao ma sát

t ổ n hao

ứ ng su ấ trung bình

hao ứ ng

su ấ t do nguyên nhân khác

Bảng 1: tổn hao ứng suất trong cáp

II.5 Tính toán số lượng cáp:

Ứng lực trước yêu cầu tại dải:

M: momen lớn nhất tại nhịp của dải do tải trọng cân bằng gây ra S: ñộ võng lớn nhất tại nhịp

Số lượng cáp yêu cầu:

P: ứng lực trước cho 1 cáp

yc

M P S

=

yc

P n P

=

b r ộ ng d ả i (m)

kho ả ng cách các cáp

II.6 Kiểm tra ứng suất trong sàn:

II.6.1 Lúc buông neo:

Lúc buông neo, sàn chịu tác dụng của tải trọng bản thân sàn và lực ứng trước

Lực ứng trước cho từng dải:

n: số lượng cáp ứng lực trước trong dải

Aps: tiết diện cáp ứng lực trước

fpe: ứng lực trước hiệu quả trong 1 cáp sau khi trừ ñi tổn hao ứng suất do ma sát

Ứng suất trong dải:

Diện tích tiết diện mặt cắt ngang của dải

Momen kháng uốn của mặt cắt ngang

ðiều kiện kiểm tra: ứng suất trong dải không ñược lớn hơn ứng suất

cho cho phép cho sau:

Hình 6: mômen theo phương x giai ñoạn buôn neo

Hình 7: mômen theo phương y giai ñoạn buôn neo

d i

chi ề u dài (m)

chi ề u r ộ ng (m)

A (m2)

S (m)

P (kG)

Mmin ở

g i (kGm)

Mmax ở

nh ị p (kGm)

ứ ng su ấ ở

g i (Mpa)

ki ể m tra

ứ ng su ấ ở

nh ị p (Mpa)

Y10 20.4 5.3 1.325 0.0552 117860 -2136.7 6008.6 -0.49 thoã 0.2 thoã

Y11 20.4 2.65 0.6625 0.0276 58930 -6454.4 2986.5 1.42 thoã 0.19 thoã

Bảng 3: kiểm tra ứng suất trong dải giai ñoạn buôn neo

II.6.2 Giai ñoạn sử dụng:

Giai ñoạn sử dụng sàn chịu tác dụng của: tĩnh tải tiêu chuẩn, hoạt tải tiêu chuẩn, ứng lực trước trong cáp

Lúc buông neo, sàn chịu tác dụng của tải trọng bản thân sàn và lực ứng trước

Lực ứng trước cho từng dải:

n: số lượng cáp ứng lực trước trong dải

Aps: tiết diện cáp ứng lực trước

fpe: ứng lực trước hiệu quả trong 1 cáp sau khi trừ ñi các tổn hao

ứng suất

Ứng suất trong dải:

Diện tích tiết diện mặt cắt ngang của dải

Momen kháng uốn của mặt cắt ngang

ðiều kiện kiểm tra: ứng suất trong dải không ñược lớn hơn ứng suất

cho cho phép cho sau:

Hình 8: mômen theo phương x giai ñoạn sử dụng

Hình 8: mômen theo phương y giai ñoạn sử dụng

d i chiều dài

(m)

chi ề u r ộ ng (m)

A (m2)

S (m3)

P (kG)

Mmin ở

g i (kGm)

Mmax ở

nh ị p (kGm)

ứ ng su ấ ở

g i (Mpa)

ki ể m tra

ứ ng su ấ ở

nh ị p (Mpa)

Y3 20.4 4.75 1.1875 0.0495 74432 -12356 8369.6 1.83 thoã 1.04 thoã

Y4 20.4 4.2 1.05 0.0438 49621 -1297.2 2803.1 -0.17 thoã 0.16 thoã

Y5 20.4 3.8 0.95 0.0396 24811 -3747.1 2544.6 0.67 thoã 0.37 thoã

Y6-1 20.4 3.4 0.85 0.0354 24811 -2235.9 1296 0.33 thoã 0.07 thoã

Y7-1 20.4 3.8 0.95 0.0396 49621 -3875.6 2723.5 0.45 thoã 0.16 thoã

Y8 20.4 4.2 1.05 0.0438 49621 -1806.8 2745.5 -0.06 thoã 0.15 thoã

Y9 20.4 4.75 1.1875 0.0495 74432 -12493 8580.2 1.86 thoã 1.09 thoã

Y10 20.4 5.3 1.325 0.0552 99242 -1162.9 8342.9 -0.53 thoã 0.75 thoã

Y11 20.4 2.65 0.6625 0.0276 49621 -8786.7 3861.6 2.39 thoã 0.64 thoã

Bảng 3: kiểm tra ứng suất trong dải giai ñoạn sử dụng

II.6.3 Tính toán cường ñộ chịu uốn:

a) Bố trí thép thường: có 2 tiết diện tại gối của dải X-3 và X-5 vượt qua

ứng suất cho phép cho nên phải ñặt thép thường chịu kéo

Các vị trí còn lại ñặt theo yêu cầu hàm lượng cốt thép tối thiểu

Vùng chịu kéo ở nhịp không có vị trí nào có ứng suất vượt quá ở tải trọng sử dụng nên không có yêu cầu hàm lượng thép tối thiểu

Vùng chịu kéo ở gối hàm lượng thép thường tối thiểu tính theo công thức:

Acf: diện tích tiết diện lớn hơn của 2 dải giao nhau ở gối

Chọn φ12a200 ñể bố trí thép cho cả ở nhịp và ở gối

Tại gối của dải X-3 và X-5 sẽ chọn thép φ12a160 và kiểm tra theo cường ñộ chịu uốn

b) Kiểm tra hàm lượng thép: ñể ñảm bảo ứng suất của thép nằm trong giới hạn chảy của nó, hàm lượng thép thoã mãn các ñiều kiện sau:

Trong ñó:

Tính fpe như sau: ñối với cáp không kết dính:

Khi tỷ lệ nhịp chia chiều cao cấu kiện không lớn hơn 35:

Nhưng không lớn hơn fpy hoặc fse + 420

d d

c

p f f

c

p f f

ω = ( ' )

1 0,85 0,008 fc 30

'

70 100

Khi tỷ lệ nhịp chia chiều cao cấu kiện lớn hơn 35:

Nhưng không lớn hơn fpy hoặc fse + 200 c) tính momen giới hạn Mu:

Trường hợp 1:

Với:

Trường hợp 2:

d) ñiều kiện kiểm tra:

: hệ số giảm ñộ bền của cấu kiện chịu uốn, lấy bằng 0,9 M: momen lớn nhất ở mép cột và ở nhịp với tải trọng tính toán Tải trọng tính toán: 1,2 TT + 1,6 HT

'

70 300

d d

Hình 9: mômen theo phương x tải trọng tính toán

Hình 9: mômen theo phương x tải trọng tính toán

Mmin ở

g i (kGm)

s ố

dây cáp Aps (mm2)

d p (mm) ρp

f pe (Mpa) ωp

A s (mm2)

d (mm) ρ ω

M u (kGm)

ki ể m tra

Mmax ở

nh ị p (kGm)

s ố

dây cáp Aps (mm2)

d p (mm) ρp

f pe (Mpa) ωp

A s (mm2)

d (mm) ρ ω

M u (kGm)

ki ể m tra

II.7 Kiểm tra khả năng chịu cắt:

II.7.1 ðặc trưng tiết diện hình học của tiết diện:

gx = 1120 mm

gy = 679 mm Chu vi tiết diện tính toán:

b0 = 6,16 m

Diện tích tiết diện tính toán:

Ac = 1,232 m2Khoảng cách giữa trọng tâm tiết diện cột và trọng tâm tiết diện tính toán:

cx = 109 mm

cy = 121 mm Momen quán tính của tiết diện giới hạn

Jx = 0,184 m4

Jy = 0,709 m4b) Vách 2(ở biên):

Tiết diện tính toán nằm cách tiết diện vách 2 ñoạn d/2 = 0,8.hs/2 = 0,1 m Khoảng cách từ mép tiết diện tính toán ñến trục tiết diện tính toán:

x = 300 mm

y = 1000 mm Khoảng cách từ mép tiết diện cột ñến trục tiết diện tính toán:

gx = 200 mm

gy = 900 mm Chu vi tiết diện tính toán:

b0 = 6 m Diện tích tiết diện tính toán:

Ac = 1,26 m2Khoảng cách giữa trọng tâm tiết diện cột và trọng tâm tiết diện tính toán:

cx = 0 mm

cy = 100 mm Momen quán tính của tiết diện giới hạn

Jx = 0,463 m4

Jy = 0,038 m4c) Vách 8(ở giữa):

Tiết diện tính toán nằm cách tiết diện vách 8 ñoạn d/2 = 0,8.hs/2 = 0,1 m Khoảng cách từ mép tiết diện tính toán ñến trục tiết diện tính toán:

x = 300 mm

y = 1100 mm Khoảng cách từ mép tiết diện cột ñến trục tiết diện tính toán:

gx = 200 mm

gy = 1000 mm Chu vi tiết diện tính toán:

b0 = 6,4 m Diện tích tiết diện tính toán:

Ac = 1,32 m2

Khoảng cách giữa trọng tâm tiết diện cột và trọng tâm tiết diện tính

toán:

cx = 0 mm

cy = 0 mm Momen quán tính của tiết diện giới hạn

Jx = 0,532 m4

Jy = 0,04 m4

II.7.2 Lực cắt trong các dải:

Sử dụng momen và lực cắt do tải trọng tính toán gây ra tại mép cột ñể kiểm tra

Hình 10: lực cắt theo phương x tải trọng tính toán

II.7.3 ðiều kiện kiểm tra:

Lực cắt tại mép cột phải thoã mãn ñiều kiện:

Ac: diện tích tiết diện tính toán

Jc: momen quán tính tiết diện tính toán c: khoảng cách từ mép cột ñến trục của tiết diện tính toán

V ≤ V

Hình 11: lực cắt theo phương y tải trọng tính toán

.

f u

M c V