Thiết kế cao ốc Hưng Thịnh

Cáp được đặt trong ống gen xoắn mạ kẽm, ống gen 20x85 mm, chiều dài 6-8 m, các ống gen được nối với nhau bằng các ống nối bằng nhựa có đặt các ống nhựa PVC Tiền Phong thông lên sàn để kh

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1.1 Mục đích chọn đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm văn hóa kinh tế lớn của cả nước, dân cư nhiều nơi đổ về thành phố tìm kiếm cơ hội cho mình nên dân số ngày càng đông làm tăng nhanh nhu cầu về nhà ở Bên cạnh đó quỹ đất xây dựng ngày càng eo hẹp, vì vậy giải pháp nhà cao tầng là lựa chọn tốt nhất để giải quyết vấn đề nhà ở cho cư dân thành phố Với nhu cầu đó, cao ốc Hưng Thịnh được đầu tư xây dựng kết hợp giữa căn hộ và khu thương mại

1.2 Địa điểm xây dựng công trình

1.2.1 Địa điểm

Địa điểm xây dựng công trình là 125-127,đường Tô Ký, quận 12, TP.HCM

1.2.2 Điều kiện tự nhiên

Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh được chia thành hai mùa rõ rệt

Mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11)

Nhiệt độ trung bình: 25oC

Nhiệt độ thấp nhất: 20oC

Nhiệt độ cao nhất: 36oC

Lượng mưa trung bình: 274.4 mm (tháng 4)

Lượng mưa cao nhất: 638 mm (tháng 5)

Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (tháng 11)

Độ ẩm tương đối trung bình: 48,5%

Độ ẩm tương đối thấp nhất: 79%

Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%

Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày đêm

Mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4)

Nhiệt độ trung bình: 27oC

Nhiệt độ cao nhất: 40oC

Gió

Vào mùa khô:

 Gió Đông Nam: chiếm 30% - 40%

 Gió Đông: chiếm 20% - 30%

Vào mùa mưa:

 Gió Tây Nam: chiếm 66%

Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình là 2,15 m/s

Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ

1.3 Giải pháp kiến trúc

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

Số tầng: 2 tầng hầm + 15 tầng lầu + 1 tầng lửng

Công trình được chia khu chức năng từ dưới lên:

 Hai tầng hầm: dùng làm nơi để xe và lắp đặt các thiết bị kỹ thuật

 Tầng 1-3: khu thương mại – dịch vụ

 Tầng 4-14: dùng làm căn hộ

 Tầng 15: tầng mái

Nguồn điện cung cấp cho chung cư chủ yếu là nguồn điện thành phố, có nguồn điện

dự trữ khi có sự cố cúp điện, đólà máy phát điện đặt ở tầng hầm để bảo đảm cung cấp điện 24/24h cho chung cư

Hệ thống cáp điện được đi trong hộp gain kỹ thuật và có bảng điều khiển cung cấp điện cho từng căn hộ

1.4.2 Nước

Nguồn nước cung cấp cho chung cư là nguồn nước thành phố, được đưa vào bể nước ngầm rồi dùng máy bơm đưa nước đến bể nước mái của chung cư, sau đó nước từ đây sẽ được cung cấp lại cho các căn hộ Đường ống thoát nước thải và cấp nước đều sử dụng ống nhựa PVC Mái bằng tạo độ dốc để tập trung nước vào các sê nô bằng BTCT, sau đó được thoát vào ống nhựa thoát nước để thoát vào cống thoát nước của thành phố

1.4.3 Thông thoáng

Tất cả các căn hộ đều nằm xung quanh lõi thang suốt từ tầng mái đến tầng trệt Ngoài ra, còn có 2 khoảng lõm ở 2 mặt của công trình để tăng thêm diện tích các lô gia tiếp xúc với bên ngoài Tất cả các căn hộ đều có mặt tiếp xúc bên ngoài để lấy ánh sáng tự nhiên

1.4.4 Chiếu sáng

Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên và bằng điện Ở tại các lối

đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

1.4.5 Thông tin liên lạc

Hệ thống thông tin liên lạc trong công trình bao gồm:

Hệ thống mạng máy tính;

Hệ thống cáp điện thoại;

Hệ thống truyền hình cáp;

Hệ thống camera an ninh;

Hệ thống điện thoại gọi cửa;

Hệ thống phát thanh công cộng;

Hệ thống báo động và chống đột nhập;

Hệ thống kiểm soát xe ra vào

1.4.6 Phòng cháy – Chữa cháy

Các họng cứu hỏa được đặt tại hành lang và đầu cầu thang, ngoài ra còn có các hệ thống chữa cháy cục bộ đặt tại các vị trí quan trọng

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC

(Theo Tiêu Chuẩn: ACI 318-2002 )

2.1 Vật liệu cho sàn bê tông ứng lực trước

2.1.1 Bê tông sàn

Chọn bê tông có cấp độ bền B35 (Mác 450)

Cường độ tính toán chịu nén: R b =19.5(MPa)

Cường độ tính toán chịu kéo: R bt =1.3(MPa)

Cáp sử dụng cho sàn là cáp bám dính T15 đặt trong ống nhựa có đường kính 20

mm, tuân theo tiêu chuẩn ASTM A416, sử dụng loại cáp ứng lực Grade 270 do VSL sản xuất có các dữ liệu sau:

Đường kính cáp: Dcap = 15.2 (mm)

Diện tích cáp: Aps = 140 (mm2)

Giới hạn bền của cáp: f pu =1860(MPa)

Giới hạn chảy của cáp: f py =1690(MPa)

Cáp có tổn hao do chùng ứng suất sau 1000 giờ là 2%

Các thông số để thiết kế hao tổn do ma sát của cáp là: µ=0.15, k =0.001/ 1m

2.1.3 Thép sử dụng cho sàn

Dùng thép AIII có cường độ chịu kéo tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

Trong đó: k = 1.2→1.5: hệ số kể đến do cột còn chịu momen do gió

N : là tổng lực dọc tác dụng lên chân cột của tầng bất kỳ

Trọng lượng riêng (kN/m 3 )

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m 2 )

2.3 Kiểm tra xuyên thủng của bản sàn

Xét trên cột D2 có diện tích truyền tải từ sàn lên cột lớn để chọn tính, tháp xuyên thủng như sau ( kiểm tra như sàn thường)

Chọn a=25mm

Vậy F < Q nên sàn đảm bảo không bị xuyên thủng tại vị trí các điểm tiếp xúc giữa cx

sàn và cột Do yêu cầu kiến trúc công trình và thiên về an toàn ta chọn và bố trí mũ cột dày 200(mm), rộng 2m x 2m cho cột giữa

2.4 Tính tổn hao ứng suất

Chọn ứng suất căng ban đầu theo mục 18.5.1 tiêu chuẩn ACI 318-2002

Cáp được căng sau bằng kích

Cáp được đặt trong ống gen xoắn mạ kẽm, ống gen 20x85 (mm), chiều dài 6-8 (m), các ống gen được nối với nhau bằng các ống nối bằng nhựa có đặt các ống nhựa PVC Tiền Phong thông lên sàn để khi cáp căng xong thì việc bơm vữa vào trong ống gen được dễ dàng, ta có thể kiểm tra lượng vữa bơm vào trong và băng dính thành ống dài theo bó cáp trước khi đổ bê tông

Nếu cáp dải > 30(m) thì cáp được neo cố định ở 2 đầu

Nếu cáp dải < 30(m) thì cáp được neo một đầu neo sống, một đầu neo chết

Quy trình thi công kéo cáp chia làm 3 giai đoạn: 10%-50%-100%Po

Khi cáp đã được kéo đến lực kéo tính toán, đóng chặt nêm lần cuối, bơm vữa xi măng mác cao vào ống d9r63 tạo lực dính và bảo vệ cáp

Chọn sơ bộ tỉ lệ hao ứng suất có thể lấy gần đúng là 2.5% trên 10m dài Đối với sàn này ứng suất còn lại là:

2.4.2 Tổn hao ứng suất do biến dạng vùng neo

Sau khi căng cáp và đưa cáp vào trạng thái làm việc

Vùng neo cho phép biến dạng lớn nhất là 6mm

2.4.3 Hao ứng suất do nguyên nhân khác

Hao do co ngót của bê tông, do từ biến, chùng ứng suất của cáp phụ thuộc vào độ

ẩm khi căng sau, lấy bằng 17% f2 (mục 18.6 TC ACI318-2002)

217%f =0.17 1270.94× =216(MPa)Ứng suất sử dụng hiệu quả lúc này:

f se = f2−17%f2 =1270.94 216 1054.94(− = MPa)

2.5 Hình dạng cáp

Dựa trên biểu đồ moment do tĩnh tải cân bằng gây ra để bố trí cáp cho sàn, việc tính toán nội lực cho sàn được giải bằng phần mềm SAFE

Các bước thực hiện trong SAFE

Bước 1: Nhập thông tin của sàn, dầm, vách, cột

Bước 2: Vẽ mô hình sàn và gán cấu kiện

Bước 3: Nhập tải cân bằng

Bước 4: Chạy chương trình

Bước 5: Xem chuyển vị và nội lực

Hình - Chuyển vị ( độ võng sàn mm)

Hình - Biểu đồ mômen do tải trọng cân bằng W dải trục X cb

Hình - Biểu đồ mômen do tải trọng cân bằng W dải trục Y cb

2.5.1 Xác định độ lệch tâm lớn nhất

Độ lệch tâm lớn nhất bằng khoảng cách từ tim cáp đến trục trung hòa

Lớp bê tông bảo vệ: d =30(mm)

Cáp uốn cách tâm cột một khoảng 0.1L

Đối với nhịp 10.5 m : 0.1 10.5 1.05( )× = m

Đối với nhịp 9.5 m : 0.1 9.5 0.95( )× = m

Đối với nhịp 7.6 m : 0.1 7.6× =0.76( )m

Đối với nhịp 7.1 m : 0.1 7.1 0.71( )× = m

Độ lệch tâm của cáp theo phương trục X:

Độ lệch tâm của cáp theo phương trục Y:

Với : M: momen do tải trọng cân bằng gây ra

P n P

=

Kết quả được lập thành bảng:

Trong bảng số lượng cáp được tính toán và bố trí theo kinh nghiệm

Bố trí cáp từ:

70% cho dải cột, khoảng cách lớn nhất: 3×h b = ×3 240 720(= mm)

30% cho dải giữa nhịp, khoảng cách lớn nhất: 7×h b = ×7 240 1680(= mm)

Bảng tính cáp cho các dải sàn

Tên dải

Độ lệch tâm của cáp (m)

M do tải cân bằng (kNm)

Bề rộng dải(m)

Pyc (kN)

P1cap

Số bó cáp (1

bó = 5 cáp)

2.6 Kiểm tra ứng suất trong sàn

2.6.1 Lúc buông neo ( theo mục 18.4.1 ACI 318-2002)

Lúc buông neo, sàn chịu tác dụng của các lực: lực ứng suất trước, trọng lượng bản thân sàn

d

P s W

l : khoảng cách giữa 2 điểm uốn trong cáp

BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG CÂN BẰNG DO LỰC ỨNG LỰC TRƯỚC SAU KHI BUÔNG NEO GÂY RA

Tên dải Số

cáp P (kN) bd (m) Vị trí l (m)

Độ lệch tâm của cáp (m)

w (kN/m2)

Ứng suất trong bê tông: f P M

= − ±

Kiểm tra ứng suất tại dải chân cột:

Momen lớn nhất tại đầu cột: Mmax− 308.335(kNm)

= −

Lực căng trước: P= ×n f2×A ps =45 1270.94 140 8006922( )× × = N

Diện tích mặt cắt ngang của dải: A=4750 240 1140000(× = mm2)

Momen kháng uốn của tiết diện:

2

3

4750 240

45600000( )6

Diện tích mặt cắt ngang của dải: A=4750 240 1140000(× = mm2)

Momen kháng uốn của tiết diện:

2

3

4750 240

45600000( )6

Vậy đảm bảo

Do đó bê tông không bị nứt trong giai đoạn thi công

Kiểm tra ứng suất tại dải giữa nhịp:

Momen lớn nhất tại đầu cột: Mmax− = −203.315(kNm)

5871742.8 203.315 10

0.7( )

1140000 456 105871742.8 203.315 10

9.6( )

1140000 456 10

MPa f

5871742.8 93.277 10

3.1( )

1140000 456 105871742.8 93.277 10

7.2( )

1140000 456 10

MPa f

KẾT QUẢ KIỂM TRA LẬP THÀNH BẢNG

M do tải cân bằng (kNm)

Bề rộng dải (m)

A (m 2 ) P (kN) W (m 3 ) f t

(MPa)

f c (MPa)

d

P s W

BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG CÂN BẰNG DO LỰC ỨNG LỰC TRƯỚC GÂY RA

Tên dải Số cáp P (kN) bd (m) Vị trí l (m)

Độ lệch tâm của cáp (m)

w (kN/m2)

Trục E-D 2.1 0.06 77.84 MSY2

Diện tích mặt cắt ngang của dải: A=4750 240 1140000(× = mm2)

Momen kháng uốn của tiết diện:

2

3

4750 240

45600000( )6

2 t

T = ×f ×y Diện tích thép yêu cầu theo công thức:

/ 2

s y

T A f

Diện tích mặt cắt ngang của dải: A=4750 240 1140000(× = mm2)

Momen kháng uốn của tiết diện:

2

3

4750 240

45600000( )6

Đảm bảo khả năng chịu lực, do đó bê tông không bị nứt trong giai đoạn sử dụng

Bố trí cốt thép thường theo cấu tạo ∅12 300a

KẾT QUẢ KIỂM TRA LẬP THÀNH BẢNG

M do tải cân bằng (kNm)

Bề rộng dải (m)

A (m 2 ) P (kN) W

(m 3 )

ft (MPa) fc(MPa)

CSX1 2 140 78.1 1.25 0.3 295.383 0.012 5.52 -7.49 CSX2 11 140 236.55 2.625 0.63 1624.61 0.025 6.81 -11.97 CSX3 23 140 321.968 4 0.96 3396.91 0.038 4.85 -11.92 CSY1 5 140 114.503 2.375 0.57 738.458 0.023 3.73 -6.32 CSY2 45 140 594.4 4.75 1.14 6646.12 0.046 7.21 -18.87 CSY3 13 140 178.73 4.15 0.996 1919.99 0.04 2.56 -6.41 CSY4 14 140 212.55 3.675 0.882 2067.68 0.035 3.68 -8.37 MSX1 2 140 82.44 2.5 0.6 295.383 0.024 2.94 -3.93 MSX2 4 140 121.434 2.75 0.66 590.766 0.026 3.7 -5.49 MSX3 19 140 203.14 5.25 1.26 2806.14 0.05 1.8 -6.26 MSY1 23 140 270.75 4.75 1.14 3396.91 0.046 2.96 -8.92 MSY2 33 140 391.945 4.75 1.14 4873.82 0.046 4.32 -12.87 MSY3 3 140 91.942 3.55 0.852 443.075 0.034 2.18 -3.22 MSY4 5 140 151.015 3.8 0.912 738.458 0.036 3.33 -4.95

2.7 Kiểm tra khả năng chịu lực

Tải trọng tác dụng: tĩnh tải và hoạt tải tính toán Theo ACI 318-2002, hệ số vượt tải của tĩnh tải 1.2, của hoạt tải 1.6

2.7.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn

Với nhịp có tỉ lệ (nhịp/chiều cao tiết diện): 10.5 43.75 35

0.24

nhip b

Điều kiện chịu uốn: M f ≤M u

Mf : moment tại mép cột hoặc moment tại nhịp

Ta tinh toán cho một dải có moment lớn nhất tại nhịp Mmax= 377.032 (kNm)

một dải có moment lớn nhất tại gối Mmax= -747.541 (kNm)

So sánh với điều kiện chịu uốn:M f <M u nên đủ khả năng chịu uốn

2.7.2 Kiểm tra khả năng chịu cắt

Ac: diện tích tiết diện giới hạn bao quanh cột

Jc: moment quán tính cuả tiết diện giới hạn bao quanh cột

M: tổng moment truyền vào cột

α: hệ số truyền moment do ứng suất cắt

11

p

s

d a b

a : 40 đối với cột giữa

30 đối với cột biên

20 đối với cột góc

0

b : Chu vi tiết diện giới hạn

pc

f : Ứng suất nén do lực ULT hiệu quả gây ra ở tâm tiết diện

Vp = V: Thành phần thẳng đứng của ULT hiệu quả

Trong tính toán kiểm tra ta lấy cột mà có lực cắt lớn nhất ở biên và ở góc ta tính khả năng chịu cắt của cột

Kiểm tra khả năng chịu cắt của cột biên:

0.28(m)2

2

d c c

MPa MPa

ϑ

φ ϑ ϑ

Vậy cột đủ khả năng chịu cắt

Kiểm tra khả năng chịu cắt của cột giữa

MPa

MPa MPa

ϑ

φ ϑ ϑ

Tĩnh tải phụ thêm

Nhịp giữa: w=(10.41 5.4) 4.75 23.8(− × = kN m/ )

Tải trọng tiêu chuẩn: w=10.41 4.75 49.45(× = kN m/ )

Độ võng lớn nhất của sàn sẽ xuất hiện ở ô bản góc

Độ võng tức thời của ô bản tại góc do hoạt tải được tính bằng công thức:

QUỸ ĐẠO RẢI CÁP ( THEO DẠNG PARABOLE ĐƠN GIẢN)

2.8.1 Cao độ cáp các dải theo phương trục X

Điểm C có tọa độ (0.9L; ZB + 1.66e) = (8550;129.6)

y=ax +bx c+

CÁP PHƯƠNG X NHỊP BIÊN

8550 0

3933

y = 5.199E-06x 2 - 0.0433x + 120

0 20

2.8.2 Cao độ cáp các dải theo phương trục Y

Điểm C có tọa độ (0.9L; ZB + 1.66e) = (9450;212.8)

CHƯƠNG 3 KHUNG

3.1 Sơ đồ hình học

Hình Khung không gian 3.2 Vật liệu cho công trình

Bê tông có cấp độ bền chịu nén B35 (Mác 450)

Cường độ chịu kéo tính toán: 2

Cốt thép đai CII, A-II

280000( / )

s

Môđun đàn hồi: E S =21 10 (× 7 kN m/ 2)

3.3 Chọn kích thước tiết diện các cấu kiện

Sơ bộ chọn tiết diện dầm và cột đã thực hiện ở Chương 2, ta có kết quả sau:

Chọn và bố trí tiết diện vách-lõi:

Tiêu chuẩn Việt Nam 198:1997 sự phân bố độ cứng theo phương đứng thì độ cứng và cường độ của kết cấu nhà cao tầng cần được thiết kế đều hoặc thay đổi giảm dần lên phía trên, tránh thay đổi đột ngột Độ cứng đơn vị của kết cấu ở tầng trên không nhỏ hơn 70% độ cứng đơn vị của kết cấu ở tầng dưới kề nó

Chọn bề rộng vách loại: rộng 300mm

Các vách cứng sẽ bố trí không đổi theo chiều cao (đơn điệu), chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên toàn bộ chiều cao của nó

Vị trí vách cứng được bố trí sao cho trọng tâm nhà trùng với tâm uốn

Số lượng vách cứng nhỏ Theo TCXD 198:1997, điều 3.4.1 thì tổng diện tích mặt cắt của các vách (lõi) cứng có thể xác định:

Khoảng cách giữa các vách cứng theo một phương ≤30m

Không chọn các vách có khả năng chịu tải lớn nhưng số lượng ít mà chọn nhiều vách

có khả năng chịu tải tương đương và phân bố đều các vách trên mặt công trình

Không chọn các vách chỉ đối xứng về độ cứng mà không đối xứng về hình học

3.4 Quan niệm về việc tính toán cho công trình

Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (EJ = ∞), và sàn mềm ngoài mặt phẳng (có thể biến dạng, võng, nứt…) Sàn của các tầng đóng vai trò như các vách cứng ngang Khi sàn đã tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó thì sẽ đảm bảo truyền tải trọng ngang cho các hệ chịu lực, như vậy có thể xem các hệ chịu lực đều có sự biến dạng giống nhau

Biến dạng dọc trục của sàn xem như không đáng kể có thể bỏ qua

Biến dạng do lực cắt gây ra trong các vách cứng khi tải trọng tác dụng là không đáng kể

so với biến dạng do momen uốn gây ra trong vách cứng đó

Như vậy hệ chịu lực theo phương đứng của công trình đang xét về cơ bản có thể xảy ra các dạng chịu lực sau:

Cấu kiện chịu nén lệch tâm (tiết diện đối xứng bất kì)

Cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên (tiết diện đối xứng bất kì)

Đây là khung – vách bê tông cốt thép toàn khối, liên kết giữa vách, cột và móng là ngàm phía trên mặt móng

3.5 Xác định tải trọng tác dụng lên công trình

Tải trọng tác dụng lên công trình gồm: tải trọng đứng và tải trọng ngang

- Trọng lượng bản thân của các cấu kiện bằng bê tông cốt thép ta không khai báo,

trong quá trình giải bài toán bằng máy tính thông qua phần mềm ETABS thì máy tự tính với hệ số Self Weight Multiplier = 1.1

Hoạt tải:

- Hoạt tải tác dụng trên sàn dưới dạng phân bố đều

- Hoạt tải sử dụng được xác định tùy vào công năng sử dụng của ô sàn (lấy theo TCVN 2737-1995, điều 4.3.1)

Giá trị tĩnh tải và hoạt tải của ô sàn được tính toán ở bảng sau:

SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Tải

Bề dày (m)

Trọng lượng riêng (kN/m 3 )

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ

số vượt tải

Tải tính toán (kN/m 2 )

Trọng lượng riêng (kN/m 3 )

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m 2 )

Trọng lượng riêng (kN/m 3 )

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m 2 )

3.5.2 Tải trọng ngang (do gió)

Tác động của gió thể hiện dưới dạng các ngoại lực phân bố và tăng dần theo chiều cao công trình Biểu đồ áp lực gió có dạng đường cong và thường thay bằng dạng hình thang

Áp lực gió tác động thẳng góc với mặt ngoài công trình

Do chiều cao của công trình là 59.55 (m) > 40 (m) nên ngoài thành phần gió tĩnh ta phải tính thêm cả thành phần động của tải trọng gió

3.6 Tính toán tải trọng gió

k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao z j ( tính từ mặt đất

tự nhiên) láy heo bảng 5 TCVN 2737-1995, công trình xây dựng ở dạng địa hình A

c: hệ số khí động lấy theo bảng 6 (TCVN 2737-1995)

cd =0.8( phía đón gió)

c k =0.6( phía khuất gió)

Lực gió tập trung lên công trình: tt

F = ×n W× ×B h

Với n = 1.2 : hệ số tin cậy của tải trọng gió

B : bề rộng công trình theo từng phương (Bx = 31.5m, By = 59.8m)