Thiết kế chung cư Thảo Điền

Hệ chịu lực của công trình chung cư thảo điền được tạo thành từ các cấu kiện khung và vách cứng.. Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứn

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2011

Giáo viên phản biện

LỜI MỞ ĐẦU

Đề tài đồ án tốt nghiệp: THIẾT KẾ CHUNG CƯ THẢO ĐIỀN bao gồm 11 tầng và 1

tầng hầm là công trình có quy mô vừa, phù hợp với giới hạn của một đồ án tốt nghiệp Công trình

được thiết kế dưới dạng khung vách chịu lực

Qua quá trình thực hiện đồ án, em đã học hỏi thêm được nhiều điều bổ ích từ các thầy, các cô

Cố gắng nỗ lực để đạt được kết quả tốt nhất, tìm hiểu những điều mình chưa được học trên giảng

đườn, đồng thời củng cố lại các kiến thức đã được học

Dù đã nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tâm của các thầy, các cô mà trực tiếp là thầy

NGUYỄN ĐĂNG KHOA, song do khả năng nhận thức của bản thân và thời gian có hạn Chính

vì vậy, dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn nội dung trình bầy của đồ án không tránh khỏi thiếu

và sai sót Em rất mong các thầy, các cô thông cảm và chỉ dẫn góp ý để giúp em ngày càng hoàn

thiện hơn

TRẦN NGỌC HOÀNG

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn ban hiệu trưởng trường ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM, ban chủ

nhiệm khoa, toàn thể quý thầy cô KHOA XÂY DỰNG & ĐIỆN trường ĐẠI HỌC MỞ TP

HCM, cũng như toàn thể quý thầy cô thuộc các trường đại học khác Đã tận tình hướng dẫn,

truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm thực tế cho em trong suốt quá

trình học tập tại trường cũng như thời gian làm đồ án

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều thầy cô, với tất cả

tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:

¾ Thầy NGUYỄN ĐĂNG KHOA: Giáo viên trực tiếp hướng dẫn đồ án tốt nghiệp

¾ Thầy LƯU TRƯỜNG VĂN: Trưởng khoa, KHOA XÂY DỰNG & ĐIỆN trường ĐẠI

HỌC MỞ TP.HCM, người đã tạo điều kiện cho em thực hiện được đồ án

¾ Anh TRƯƠNG QUANG LÀNH: Chỉ huy phó công trình, người đã cung cấp bản vẽ kiến

trúc của công trình cho em thực hiện đồ án

Sau cùng em xin gởi lời cảm ơn tới người thân mà đặc biệt là cha mẹ cảm ơn tất cả bạn bè

Đã gắn bó, nâng đỡ, dìu dắt em trong suốt thời gian qua, cũng như trong quá trình hoàn thành

đồ án tốt nghiệp này

TP HCM, ngày 30 tháng 07 năm 2011

MỤC LỤC

PHẦN GIỚI THIỆU:

1 TRANG TỰA ĐỀ

2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

4 LỜI MỞ ĐẦU

5 LỜI CẢM ƠN

6 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

7 MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ

1.1 MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI .1

1.2 KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ 1

1.3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng 1

1.3.2 Hình khoái 2

1.3.3 Mặt đứng 2

1.3.4 Hệ thống giao thông 2

1.4 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 2

1.4.1 Hệ thống điện 2

1.4.2 Hệ thống nước 2

1.4.3 Thông gió-chiếu sáng 2

1.4.4 Phòng cháy chữa cháy 2

1.4.5 Chống sét 3

1.4.6 Hệ thống thoát rác 3

1.5 CƠ SỞ THIẾT KẾ 3

1.5.1 Các quy phạm sử dụng trong tính toán 3

1.6 PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC 3

1.6.1 Phương Pháp xác định nội lực 4

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI 2.1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11) 6

2.1.1 Sơ đồ hệ dầm sàn 6

2.1.2 Giả thiết tiết diện 7

2.1.3 Sơ đồ tính bản sàn tầng điển hình 7

2.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH(TẦNG 2-11) 9 2.2.1 Tĩnh tải 9

2.2.1.1 Trọng lượng bản thân sàn 9

2.2.1.2 Trọng lượng tường xây ngăn 10

2.2.1.3 Kiểm tra nén thủng sàn do tường xây ngăn 10

2.2.2 Hoạt tải 13

2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CHO CÁC Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11) 14

2.3.1 Trường hợp ô bản làm việc một phương 14

2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-12) 16

2.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO CÁC Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11) 19

2.5.1 Đối với các ô bản thuộc loại bản kê 19

2.5.2 Đối với các ô bản thuộc loại bản dầm 21

2.6 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG HẦM 22

2.6.1 Sơ bộ chọn tiết diện sàn 22

2.6.2 Tải trọng tác dụng lên các ô sàn tầng hầm 23

2.7 TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP CHO CÁC Ô SÀN TẦNG HẦM .24

2.8 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO CÁC Ô SÀN TẦNG HẦM 28

2.8.1 Đối với các ô bản thuộc loại bản kê 28

2.8.2 Đối với các ô bản thuộc loại bản dầm 28

2.9 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN 29

2.9.1 Đối với các ô sàn một phương 29

2.9.2 Đối với các ô sàn hai phương 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11) 3.1 CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11) 31

3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 32

3.2.1 Hoạt tải tác dụng lên bản thang 32

3.2.2 Tĩnh tải tác dụng lên bản thang 32

3.2.3 Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang 33

3.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO BẢN THANG 33

3.3.1 Sơ đồ tính bản thang 33

3.3.2 Tính toán nội lực cho bản thang 34

3.3.3 Tính toán cốt thép cho bản thang 35

3.4 TÍNH DẦM D1 36

3.4.1 Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính 36

3.4.2 Xác định nội lực cho dầm D1 37

3.4.3 Tính toán cốt thép cho dầm D1 38

3.5 TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ (DẦM D2) 40

3.5.1 Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính 40

3.5.2 Xác định nội lực cho dầm chiếu nghỉ (dầm D2) 41

3.5.3 Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ (dầm D2) 42

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC NGẦM 4.1 CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC NHẦM 45

4.2 TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CỦA HỒ NƯỚC NGẦM 46

4.2.1 Vật liệu 46

4.2.2 Tính toán bản nắp hồ nước ngầm (bản S1) 46

4.2.3 Tính toán dầm nắp hồ nước ngầm 49

4.2.3.1 Tính dầm Dn1 (200x300) 50

4.2.3.2 Tính dầm Dn2 (200x250) 53

4.2.4 Tính toán bản thành hồ nước ngầm 56

4.2.4.1 Tính bản thàn S3 (3.95m x 1.675m) 56

4.2.4.2 Tính bản thành S4 (2.9m x1.675m) 59

4.2.5 Tính toán bản đáy hồ nước ngầm 62

4.2.5.1 Tính bản đáy S2 (3.95m x2.9m) 62

4.2.6 Tính toán dầm đỡ bản đáy hồ nước ngầm 66

4.2.6.1 Tính dầm đáy Dd1(200 x 350) 66

4.2.6.2 Tính dầm đáy Dd2 (200 x 300) 70

4.2.7 kiểm tra đẩy nổi cho hồ nước ngầm 75

4.2.8 Tính cột cho hồ nước ngầm 75

4.2.9 Thiết kế móng cho hồ nước ngầm 76

4.2.9.1 xác định chiều sâu chôn móng hm 76

4.2.9.2 xác định chiều rộng móng bm 76

4.2.9.3 kiểm tra độ lún móng 78

4.2.9.4 Tính toán cốt thép cho móng 80

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO KHUNG 5.1 SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CỘT 82

4.1.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm 82

5.1.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện vách 82

5.1.3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột 82

5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH 93

5.2.1 Tĩnh tải lớp hoàn thiện 93

5.2.2 Hoạt tải 94

5.2.3 Tải trọng gió 94

5.2.3.1 Tính tải trọng gió tĩnh 94

5.2.3.2 Tính tải trọng gió động 96

5.2.3.3 Gán tải trọng gió tĩnh và gió động vào công trình trong phần mềm Etabs 117

5.3 GIẢI NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN 126

5.3.1 Tổ hợp nội lực 126

5.4 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM KHUNG TRỤC C VÀ 4 130

5.4.1 Lý thuyết tính toán 130

5.4.1.1 Nội lực dùng cho tính toán thép dầm 131

5.4.1.2 Vật liệu 131

5.4.1.3 Tính toán cốt thép cho nhịp 132

5.4.1.4 Tính toán cốt thép cho gối 133

5.4.1.5 Tính cốt đai cho dầm 133

5.4.2 Kết quả tính toán cốt thép cho dầm 135

5.4.2.1 Kết quả tính toán cốt thép cho nhịp và gối dầm khung trục C 135

5.4.2.2 Kết quả tính toán cốt đai cho các dầm khung trục C 145

5.4.2.3 Kết quả tính toán cốt thép cho nhịp và gối dầm khung trục 4 147

5.4.2.4 Kết quả tính toán cốt đai cho các dầm khung trục 4 155

5.4.3 Tính toán giật đứt(tính cốt treo) 157

5.4.3.1 Tính cốt treo dạng cốt đai 157

5.4.3.2 Tính cốt treo dạng cốt vai bò 159

5.5 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỘT KHUNG TRỤC C VÀ 4 162

5.5.1 Tính toán cốt thép chịu lực 162

5.5.2 Tính toán cốt đai cột 165

5.5.3 Kết quả tính toán thép cột cho khung trục C 166

5.5.4 Kết quả tính toán thép cột cho khung trục 4 184

5.6 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO VÁCH CỨNG KHUNG TRỤC 4 .199

5.6.1 Mô hình tính toán 199

5.6.2 Các bước tính toán 199

5.6.3 Bố trí cốt thép cho vách 201

CHƯƠNG 6: HỒ SƠ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 6.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 203

6.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 203

6.2.1 Địa tầng 203

6.3 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 207

6.3.1 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn 208

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 7.1 ĐÔI NÉT VỀ CÔNG NGHỆ CỌC KHOAN NHỒI 209

7.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG 209

7.3 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 210

7.4 PHÂN LOẠI MÓNG VÀ CHỌN LỰA CỌC 210

7.5 CẤU TẠO CỌC 210

7.6 CẤU TẠO ĐÀI CỌC 211

7.7 KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN 212

7.7.1 Khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu 212

7.7.2 Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền 213

7.7.2.1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (phụ lục A TCVN 205- 1998) 213

7.7.2.2 Theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (phụ lục B TCVN 205-1998) 216

7.8 THIẾT KẾ CÁC MÓNG CỤ THỂ 218

7.8.1 Thiết kế móng M1 218

7.8.1.1 Tải trọng dùng cho tính toán móng M1 218

7.8.1.2 Chọn sơ bộ số lượng cọc cho móng M1 219

7.8.1.3 Khả năng chịu lực của cọc móng M1 220

7.8.1.4 Kiểm tra ổn định nền của móng khối quy ước dưới đáy mũi cọc móng M1 221

7.8.1.5 Kiểm tra lún nhóm cọc cho móng M1 224

7.8.1.6 Kiểm tra chọc thủng của cột vào đài móng M1 226

7.8.1.7 Tính toán và bố trí cốt thép cho đài móng M1 228

7.8.2 Thiết kế móng M2 229

7.8.2.1 Tải trọng dùng cho tính toán móng M2 229

7.8.2.2 Chọn sơ bộ số lượng cọc cho móng M2 230

7.8.2.3 Khả năng chịu tải của cọc móng M2 231

7.8.2.4 Kiểm tra ổn định nền của móng khối quy ước dưới đáy mũi cọc móng M2 .232

7.8.2.5 Kiểm tra lún nhóm cọc cho móng M2 234

7.8.2.6 Kiểm tra chọc thủng của cột vào móng M2 236

7.8.2.7 Tính toán và bố trí cốt thép cho đài móng M2 238

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MÓNG BÈ DẠNG BẢN PHẲNG 8.1 ĐÔI NÉT VỀ MÓNG BÈ 239

8.2 CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG VÀ CỘT SẼ BỐ TRÍ MÓNG BÈ 239

8.2.1 Vật liệu sử dụng 240

8.2.2 Tải trọng tác dụng lên móng 240

8.2.3 Kích thước móng bè 241

8.2.4 Sơ bộ chọn chiều dầy có hiệu của móng bè h0 241

8.2.5 Sơ bộ chọn chiều sâu chôn móng 245

8.3 TÍNH TOÁN MÓNG BÈ 245

8.3.1 Kiểm tra điều kiện ổn định của đất nền bên dưới đáy móng 245

8.3.2 Xác định áp lực tiêu chuổn dưới đáy móng tại các điểm A, B, C, D, E, F ,G, H, I 245

8.3.3 Xác định sức chịu tải của đất nền bên dưới đáy móng 249

8.3.4 Tính lún cho móng bè 250

8.4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO MÓNG BÈ 251

8.4.1 Tính toán nội lực cho móng bè 241

8.4.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng bè 254

8.5 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO MÓNG BÈ 255

8.5.1 Kiểm tra ổn định trượt 255

8.6 SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG 256

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ

1.1 MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI

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 nhiều 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 ở cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết

Vì vậy CHUNG CƯ THẢO ĐIỀN ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của đất nước đang trên đà phát triển

1.3.1 MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG

Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều dài 44.3 m, chiều rộng 33.1 m chiếm diện tích xây dựng là 1466.33 m2

Công trình gồm 11 tầng, cốt ±0.00m được chọn ngay cao trình mặt đất tự nhiên, sàn tầng trệt tại cao trình 1.05m Chiều cao công trình là 54.4m tính từ cốt ± 0.00m cùng với 1 tầng hầm

để xe cao 4.4m

Tầng hầm: Thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ô tô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như

bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xủ lý nước thải được bố trí hợp lý giảm thiểu chiều dài ống dẫn

Tầng trệt: Dùng làm cửa hàng bách hóa, nhà hàng, khu vui chơi thiếu nhi… cho các căn hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

Tầng 1-11: Bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu nhà ở

Tầng thượng: Tầng kỹ thuật, bố trí máy móc, điều hòa, thiết bị, vệ tinh…

Tầng mái: Bố trí hồ nước mái phục vụ nhu cầu cung cấp nước cho các căn hộ trong công trình…

Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các căn hộ bên trong

1.3.2 HÌNH KHOÁI

Hình dáng cao vút, vươn thẳng lên khỏi tầng kiến trúc cũ ở dưới thấp với kiểu dáng hiện đại, mạnh mẽ, nhưng cũng không kém phần mền mại thể hiện qui mô và tầm vóc của công trình tương xứng với chiến lược phát triển của đất nước

1.3.3 MẶT ĐỨNG

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với tường ngoài được sơn nước

1.3.4 HỆ THỐNG GIAO THÔNG

Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Cầu thang bộ bố trí ngay giữa công trình

vị trí gần lõi thang máy Hệ thống thang máy được bố trí ngay tại chính giữa công trình, các căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi các hành lang nên khoảng cách đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

1.4 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1.4.1 HỆ THỐNG ĐIỆN

Tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung của thành phố và vào công trình thông qua các phòng máy điện Điện từ đây sẽ được dẫn đi khắp nơi trong công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ

Ngoài ra khi bị sự cố mất điện có thể dùng ngay máy phát điện dự phòng để phát

1.4.2 HỆ THỐNG NƯỚC

Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước khu vực và dẫn vào bể chứa nước ngầm, nước được bơm lên bể nước mái, từ đây nước sẽ được dẫn đi từng phòng thông qua hệ thống đường ống

Nước thải sau khi được xủ lý được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

1.4.3 THÔNG GIÓ - CHIẾU SÁNG

Các mặt chính của công trình đều có bancol thông gió, chiếu sáng cho các phòng Ngoài ra trong các phòng đều có bố trí máy điều hòa

1.4.4 PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY

Giữa các phòng được ngăn cách bằng hệ thống tường gạch rỗng vừa cách âm, vừa cách nhiệt

Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình chứa khí CO 2

Trên đỉnh mái có bố trí một hồ nước lớn vừa cung cấp nước sinh hoạt vừa để phòng cháy chữa cháy

1.4.5 CHỐNG SÉT

Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh

1.4.6 HỆ THỐNG THOÁT RÁC

Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gian rác bố trí ở tầng hầm và được đưa ra ngoài bằng

bộ phận đưa rác Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

1.5 CƠ SỞ THIẾT KẾ

1.5.1 CÁC QUY PHẠM SỬ DỤNG TRONG TÍNH TOÁN

Công việc thiết kế phải tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng Những tiêu chuẩn sau đây được sử dụng trong quá trình tính toán:

+ TCVN 2737-1995 : Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động

+ TCXD 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió

+ TCXD 356-2005 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - tiêu chuẩn thiết kế

+ TCXD 198-1997 : Nhà cao tầng - thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối

+ TCXD 205-1998 : Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu móng cọc

+ TCXD 45-1978: : Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng một số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bầy trong phần tài liệu tham khảo)

1.6 PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC

Hệ chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống nền đất Hệ chịu lực của công trình chung cư thảo điền được tạo thành từ các cấu kiện khung và vách cứng

Hệ khung chịu lực: Được tạo thành từ các thanh đứng ( cột ) và ngang ( Dầm, sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian

Mặt bằng hình chữ nhật : A x B = 33.1 x 44.3 m, tỉ số B/A = 1.34 Chiều cao nhà tính từ mặt sàn tầng hầm H = 58.75 m do đó ngoài tải đứng khá lớn, tải trọng ngang tác dụng lên công trình cũng rất lớn và ảnh hưởng nhiều đến độ bền và độ ổn định của ngôi nhà

Tải trọng ngang ( trong điều kiện nước ta chủ yếu xét tới do gió ) chủ yếu do hệ vách cứng chịu Do ta xét gió tác dụng cả hai phương và do một số yêu cầu khi cấu tạo vách cứng ta bố trí vách cứng theo cả hai phương dọc và ngang nhà

1.6.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo ba mô hình như sau :

+ Mô hình liên tục thuần túy:

Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết được

hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này Tuy nhiên, mô hình này chính là cha đẻ của các phương pháp tính toán hiện nay

+ Mô hình rời rạc : ( Phương pháp phần tử hữu hạn )

Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính

có thể giải quyết được tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như STAAD III, Feap, ETABS, FBTW, SAP86, SAP90, SAP2000

+ Mô hình Rời rạc - Liên tục :

Từng hệ chịu lực được xem là rời rạc, nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt (lỗ cửa, mạch lắp ghép, ) xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực + Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) :

Trong phương pháp phần tử hữu hạn vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố, chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng ( hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực dưới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận

độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các

ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn

số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong cơ học Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH

Rời rạc hóa kết cấu thực thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán

Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút ) theo trục tọa độ riêng của phần tử

Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu

Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó

Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

2.1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11)

2.1.1 Sơ đồ hệ dầm sàn

Dựa vào mặt bằng kiến trúc, ta có thể bố trí mặt bằng hệ dầm sàn như hình vẽ (H2.01)

Do kích thước các cạnh của sàn là khá lớn (lớn hơn 6m), ta bố trí thêm các dầm phụ để

chia ô sàn thành các ô sàn có kích thước nhỏ hơn

Hình 2.01 Mặt bằng các ô sàn tầng điển hình 2-11

2.1.2 Giả thiết tiết diện

Sơ bộ chọn chiều dày sàn hs

Phải thỏa các điều kiện sau:

Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang ( gió, bão, động đất…) làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng

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

Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí tại bất kỳ vị trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng của sàn

Dựa vào công thức trên ta chọn sơ bộ cho tiết diện dầm chính là : 0.3x0.8 (m)

Tiết diện dầm phụ được chọn là 0.25x0.50 (m)

Kích thước tiết diện cột sẽ được chọn sơ bộ phụ thuộc vào tải trọng tác dụng vào vị trí đầu cột Vì vậy ta sẽ chọn sau

8.0

5.0

Để phân loại cho bản làm việc một phương hay hai phương ta dựa vào tỷ số

+Đối với bản kê ngàm 4 cạnh làm việc hai phương ta tính theo sơ đồ sau:

Hình 2.02 Sơ đồ làm việc của bản kê ngàm 4 cạnh làm việc hai phương

+Đối với bản làm việc 1 phương ta tính theo sơ đồ sau:

Lúc đó ô sàn chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn

Hình 2.03 Sơ đồ làm việc của bản dầm

Dựa vào kích thước và sự làm việc các ô sàn ta có bảng số liệu sau:

Bảng 2.01 Sơ Đồ Tính Của Các Ô Sàn Tầng Điển Hình( Tầng 2-11)

Bảng 2.02 Trọng lượng Bản Thân Sàn Tầng Điển Hình (Tầng 2-11)

2.2.1.2 Trọng lượng tường xây ngăn

Trọng lượng của tường ngăn được quy đổi về dạng phân bố đều lên sàn tùy thuộc vào từng ô sàn

h = 3.5 (m) chiều cao tường

L: Chiều dài của tường (xác định từ bản vẽ kiến trúc)

Tải trọng phân bố đều lên sàn của tường 100:

2

1L L

Q S

2.2.1.3 Kiểm tra nén thủng sàn do tường xây ngăn

Các tường xây ngăn được xây tại vị trí bất kỳ trên sàn mà không có dầm đỡ bên dưới do đó để đảm bảo an toàn cho sàn không bị nén thủng do tường ngăn ta tiến hành kiểm tra nén thủng sàn

Trọng lượng của tường tác dụng lên sàn sẽ có dạng phân bố dài theo chiều dài tường khi tiến hành kiểm tra xuyên thủng ta cắt một dải tường có chiều dài bằng chiều rộng tường (0.1m)

theo mục 6.2.5.4 TCXDVN 356-2005 Kết Cấu Bê Tông Và Bê Tông Côt Thép – Tiêu Chuẩn Thiết Kế

Đối với kết cấu dạng bản (không đặt cốt thép ngang) điều kiện chống nén thủng của sàn là:

Ta có: F = n.γt.h.L.b

Trong đó

b = 0.1(m): bề rộng tường

n = 1.1: hệ số vượt tải

γt = 18 (kN/m3)trọng lượng riêng của tường 100

h = 3.5 (m) chiều cao tường

Hình 2.05 sơ đồ kiểm tra nén thủng của tường vào sàn

Chu vi đáy hình tháp nén thủng trung bình:

⇒ Như vậy sàn không bị nén thủng do tường xây ngăn

Bên cạnh đó ta có thể nhận thấy, độ cứng của tường thường không lớn bằng độ cứng của sàn do đó khả năng sàn bị tường chọc thủng ít có khả năng xẩy ra

Bảng 2.03 Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng điển hình(Tầng 2-11)

(kN/m 2 )

Trọng lượng bản thân (kN/m 2 )

Tổng tĩnh tải tính toán

2.2.2 Hoạt tải

Hoạt tải được lấy theo TCVN 2737-1995 như sau:

ptt = ptc.np với:

ptc: là tải trọng tiêu chuần lấy theo bảng 3

np: là hệ số độ tin cậy lấy theo mục 4.3.3

Bảng 2.04 Bảng hoạt tải tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình (Tầng 2-11)

Bảng 2.05 Bảng tổng tải trọng tác dụng lên các ô sàn tầng điển hình (Tầng 2-11)

2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CHO CÁC Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11)

2.3.1 Trường hợp ô bản làm việc một phương

Hình 2.06 Sơ đồ tính sàn bản dầm

Bản làm việc theo phương cạnh ngắn

Khi cắt ô sàn ra một dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn thì tải tác dụng

qs = qs x 1m (kN/m)

Xem bản như một dầm đơn giản hai đầu ngàm

Momen tại gối và nhịp được xác định theo công thức sau:

- Tai gối:

Mg =

12

2 1

qL

(kNm) Các ô sàn 9 và 10 là bản loại dầm

Giá trị momen được tính như sau:

Bảng 2.06 Bảng kết quả tính toán mômen cho hai ô bản dầm

Tĩnh tải (kN/m)

Tổng tải (kN/m)

Momen nhịp (kNm)

Momen gối (kNm)

S9 2.2 3.6 5.653 9.253 1.866 3.732

2.3.2 Trường hợp ô bản làm việc hai phương

Các bản làm việc theo 2 phương (L2/L1< 2)liên kết ngàm 4 cạnh và tải phân bố

M1 M2

MI

MII MI

MII

Hình 2.07 Các giá trị momen tại ô bản

Bảng 2.07 Bảng kết quả tính mômen cho các ô bản kê

Thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

Bảng 2.09 Kết quả tính toán cốt thep cho M2 các ô sàn 2 phương

thép chọn

A s

Chọn (mm 2 )

thép chọn

A s

Chọn (mm 2 )

Bảng 2.11 Kết quả tính toán cốt thép cho MII các ô sàn 2 phương

Thép chọn

A s

Chọn (mm 2 )

Thép chọn

A s

Chọn (mm 2 )

µ (%)

2.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO CÁC Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 2-11)

2.5.1 Đối với các ô bản thuộc loại bản kê:

Theo phụ lục 22 sách Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép tập 3 (các cấu kiện đặc biệt) của thầy Võ Bá Tầm ta có:

Độ võng tại tâm của bản kê ngàm 4 cạnh chịu tải phân bố đều q được xác định theo công thức sau:

f = αqL14

D

Trong đó α là hệ số phụ thuộc vào tỷ số

Đối với sàn phẳng khi nhịp L1<6m [f]=(1/200)L1

Đối với sàn phẳng khi nhịp L1 >7.5m [f] = (1/125)L1

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.13

Bảng 2.13 Kết quả kiểm tra độ võng cho các ô bản kê sàn tầng điển hình(Tầng 2-11)

(m)

[f] (m)

2.5.2 Đối với các ô bản thuộc loại bản dầm

Sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn

Cắt một dải bản có bề rộng b=1m xem bản như một dầm đơn giản

Khi đó độ võng được xác định theo công thức:

f=

4 1

.5

.384

ptc là tải trọng tiêu chuần lấy theo bảng 3

np là hệ số độ tin cậy lấy theo mục 4.3.3

ptt = ptc.np= 5x1.2= 6 (KN/m2)

(m)

γ (KN/m 3 )

g tc (KN/m 2 )

Suy ra tổng tải trọng: q = ptt +gtt = 5.841 + 6 = 11.841 (kN/m2)

2.7 TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP CHO CÁC Ô SÀN TẦNG HẦM

Lý thuyết tính toán và vật liệu sử dung tương tự như khi ta tính toán nội lực và cốt thép cho sàn tầng điển hình (tầng 2-11)

Các kết quả tính toán cho sàn tầng hầm như sau:

Bảng 2.15 Sơ đồ tính các ô sàn tầng hầm Kích thước

Tĩnh tải (kN/m)

Tổng tải (kN/m)

Momen nhịp (kNm)

Momen gối (kNm)

S1 4.05 5.841 6 11.841 8.1 16.185 S2 4.05 5.841 6 11.841 8.1 16.185 S4 4.05 5.841 6 11.841 8.1 16.185 S5 4.05 5.841 6 11.841 8.1 16.185

Bảng 2.17 Kết quả tính mômen cho các ô sàn 2 phương

thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

Bảng 2.19 Kết quả tính toán cốt thép cho M2 các ô sàn 2 phương

thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

Bảng 2.21 Kết quả tính toán cốt thép cho MII các ô sàn 2 phương

thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

Thép chọn

A s

chọn (mm 2 )

µ (%)

2.8 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO CÁC Ô SÀN TẦNG HẦM

2.8.1 Đối với các ô bản thuộc loại bản kê

Các công thức tính toán tương tự như khi ta tính toán, kiểm tra các ô sàn tầng điển hình

kết quả kiểm tra độ võng cho các ô bản thuộc loại bản kê như sau:

Bảng 2.23 Kết quả kiểm tra độ võng cho các ô bản kê sàn tầng hầm

(m)

[f] (m)

2.8.1 Đối với các ô bản thuộc loại bản dầm

Sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn

Cắt một dải bản có bề rộng b=1m xem bản như một dầm đơn giản

Khi đó độ võng được xác định theo công thức:

f =

4 1

.5

.384

trong phân bố đều q bằng nhau với

2.9.1 Đối với các ô sàn 1 phương

-Cốt thép chịu mômen dương (cốt thép ở nhịp)

Cốt thép chịu lực đặt theo phương cạnh ngắn, đặt nằm dưới

Cốt thép cấu tạo theo phương cạnh dài đặt nằm trên với:

Trong đó A : tiết diện cốt thép đặt theo cấu tạo s2

A : tiết diện cốt thép đặt theo tính toán s

-Cốt thép chịu mômên âm (cốt thép ở gối)

Cốt thép chịu lực đặt theo phương cạnh ngắn bằng 1/4 chiều dài cạnh ngắn và bố trí xuốt chiều dài cạnh dài

-Cốt thép cấu tạo đặt theo phương cạnh dài bằng 1/4 chiều dài cạnh dài và đặt phần còn lại của cạnh ngắn

2.9.2 Đối với các ô sàn 2 phương

Cốt thép đặt theo hai phương đều là cốt thép chịu lực

-Cốt thép chịu mômen dương (cốt thép tại nhịp)

Cốt thép theo phương cạnh ngắn đặt nằm dưới

Cốt thép thep phương cạnh dài đặt nằm trên

-Cốt thép chịu mômen âm (cốt thép tại gối)

Cốt thép theo phương cạnh ngắn bằng1/4 chiều dài cạnh ngắn và đặt xuốt chiều dài cạnh dài

Cốt thép theo phương cạnh dài bằng 1/4 chiều dài cạnh dài và đặt phần còn lại của cạnh ngắn