Thiết kế chung cư cao cấp Phú Hưng Gia Quận Thủ Đức

Hệ kết hỗn hợp hệ khung – lõi chịu lực kết hợp với hệ sàn tạo thành một hệ hộp nhiều ngăn có độ cứng không gian lớn, tính liền khối cao, độ cứng theo phương ngang tốt tăng cường khả năng

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành xây dựng là một trong những ngành không thể thiếu trong sự phát triển của thời đại và là một trong những ngành nghề xưa nhất của lịch sử loài người Có thể nói ở bất cứ nơi nào trên trái đất đều có sự xuất hiện của ngành xây dựng Ngành xây dựng còn

là một tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế và trình độ khoa học kỹ thuật của một quốc gia nào đó

Trong xu thế hội nhập và phát triển của Việt Nam trong những năm gần đây, việc cải tạo và xây dựng mới các hệ thống cơ sở hạ tầng là vấn đề trở nên rất cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư và phát triển đất nước trong tương lai Ngành xây dựng đã khẳng định được vị thế quan trọng trong đời sống con người Hiện nay hoạt động ngành xây dựng đang diễn ra một cách khẩn trương, ngày càng rộng khắp với qui mô công trình ngày càng lớn, với nhiều nguồn đầu tư trong và ngoài nước khác nhau cùng với sự cập nhật tiến bộ khoa học kỹ thuật của thế giới cho thấy sự lớn mạnh từng ngày của ngành xây dựng nước ta hiện nay

Có cơ hội theo học ngành xây dựng tại trường Đại học Mở Thành Phố Hồ Chí Minh, được sự truyền đạt tận tình những kiến thức chuyên ngành quý báu và hết sức bổ ích của các thầy cô, giúp em hăng say và tạo nguồn cảm hứng cho hoạt động nghề nghiệp sau này

Đồ án tốt nghiệp trước khi ra trường như là một bài tập tổng hợp tất cả các kiến thức trong suốt quá trình theo học trên giảng đường, vận dụng các kiến thức vào tính toán thực tế và khi ra trường sẽ là một người kỹ sư có trách nhiệm, đủ năng lực để đảm đương tốt công việc góp phần xây dựng đất nước ngày càng giàu đẹp, văn minh và tiến bộ hơn

LỜI CẢM ƠN

Để có được kết quả học tập như ngày hôm nay, em đã nhận được rất nhiều sự giúp

đỡ, động viên, khích lệ của Gia Đình, của các Thầy Cô và các “anh em” trong lớp XD06A1

Đầu tiên, với lòng biết ơn vô hạn con xin cảm ơn ba mẹ, Người đã hy sinh và tạo điều kiện tốt nhất để cho con ăn học đến ngày hôm nay, Người luôn động viên và theo dõi con trong suốt quá trình học tập và trưởng thành, Người là nguồn động lực để con quyết tâm học tập và làm việc thật tốt sau này…

Qua bốn năm rưỡi học tập tại trường, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đến các quý Thầy Cô – những người đã truyền đạt những kiến thức quý báu và bổ ích, làm hành trang cho con đường lập nghiệp của em sau này

Trong suốt quá trình làm đồ án, em đã may mắn nhận được sự hướng dẫn trực tiếp của Thầy Dương Hồng Thẩm, bằng với sự tâm huyết và tận tình Thầy đã góp ý, cung cấp tài liệu tham khảo và định hướng cho em trong suốt quá trình làm bài Thầy luôn động viên và truyền đạt thêm cho chúng em thêm những kiến thức bổ ích để em ứng dụng vào

đồ án này Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến sự hướng dẫn và dạy dỗ của Thầy Cuối cùng là gửi lời cảm ơn đến các bạn đã khích lệ tin thần và động viên nhau trong suốt quá trình làm đồ án

Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, trong quá trình làm bài không tránh được những thiếu sót, mong nhận được sự nhận xét đánh giá của quý Thầy Cô để bản thân dần hoàn thiện thêm kiến thức của mình

Xin chân thành cảm ơn!

TPHCM, ngày 03 tháng 08 năm 2011 Sinh viên thực hiện

PHAN CHÍ VƯƠNG

MỤC LỤC

Lời mở đầu

Lời cảm ơn

Mục lục

2.2.1 Hồ sơ khảo sát thiết kế 11 2.2.2 Quy phạm và tiêu chuẩn dùng trong thiết kế 11

3.2.1 Phương pháp tính bản đàn hồi 13 3.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 13 3.2.3 Phương pháp phân phối trực tiếp 13

3.6.2 Hoạt tải (Tải trọng tạm thời) 19

3.7.1 Xác định kích thước tiết diện cột ở góc 21

3.7.1 Xác định kích thước tiết diện cột biên và cột giữa 21

6.3.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột 58

6.4.2 Hoạt tải (Tải trọng tạm thời) 60

6.7.1 Tổng quan và phương pháp tính cốt thép cho vách cứng 72

6.7.3 Các bước tính toán cốt thép của phương pháp giả thiết vùng biên chịu

Chương 7: NỀN MÓNG 83

7.2.2 Ưu và khuyết điểm của móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 85

7.4.2 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc 88

7.5.3 Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 94

7.7.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc 96 7.7.3 Kiễm tra ứng suất dưới đáy mũi cọc 98

7.8.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc 108 7.8.3 Kiểm tra ứng suất dưới đáy mũi cọc 112

Phương án 2: Thiết kế móng cọc khoan nhồi

7.10.1 Yêu cầu về bê tông và cốt thép trong cọc 123

7.12.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cọc 126

7.13.3 Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 133

7.15.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc 135 7.15.3 Kiểm tra ứng suất dưới đáy mũi cọc 136

7.16.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc 144 7.16.3 Kiểm tra ứng suất dưới đáy mũi cọc 147

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 NHU CẦU VỀ XÂY DỰNG:

- Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế ngày càng tăng, đặc biệt

là ở Thành Phố Hồ Chí Minh là một trung tâm kinh tế lớn của cả nước Do mức sống và

nhu cầu của người dân ngày càng nâng cao dẫn theo nhu cầu ăn, ở, giải trí ở một mức

cao hơn, tiện nghi hơn

- Bên cạnh đó trong xu hướng hội nhập, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

để hòa nhập cùng với xu hướng phát triển của thời đại, do đó bộ mặt đô thị của TPHCM

đang được đổi mới từng ngày, việc đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay

thế cho các công trình thấp tầng và các khu dân cư đã xuống cấp hiện nay là rất cần thiết

- Vì vậy chung cư cao cấp Phú Hưng Gia 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 phát triển của

TPHCM nói riêng và cả nước nói chung

1.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

- Tọa lạc tại trung tâm khu đô thị mới Linh Trung, quận Thủ Đức, liền kề với khu

dân cư hiện hữu Công trình nằm ở vị trí thoáng và đẹp, tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên

sự hài hòa hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư

- Công trình có vị trí đắc địa giao thông thuận tiện và đầy đủ các tiện ích xung

quanh như: Khu nhà ở xã hội, bệnh viện đa khoa Thủ Đức, trung tâm văn hóa, cách siêu

thị Coop Mart và nhà sách Nguyễn Văn Cừ: 1km, Cách khu đại học Quốc Gia: 1km,

cách đường vành đai ngoài: 1km, gần tuyến tàu điện ngầm (ga số 12), đi trung tâm Q.1

khoảng: 20 phút đi xe máy

- Công trình được xây dựng trên khu đất bằng phẳng, hiện trạng không có công

trình cũ và công trình ngầm bên dưới đất nền, rất thuận lợi cho công việc thi công và bố

trí tổng bình đồ

1.3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

- Quy mô và đặc điểm công trình

y Loại công trình: Công trình dân dụng

y Công trình có mặt bằng hình chữ nhật (50.9x28) chiếm diện tích đất xây

dựng là 1425m2

y Công trình gồm 1 tầng hầm + 1 tầng trệt + 1 lửng + 8 tầng

y Chiều cao tầng hầm: 3.000m

y Chiều cao tầng trệt: 4.000m

y Chiều cao tầng lửng: 4.500m (trong đó có 1 tầng kỹ thuật cao 1.700m)

y Chiều cao mỗi tầng: 3.300m

y Tổng chiều cao công trình: 38.200m

y Cốt ± 0.000m được chọn đặt tại mặt sàn tầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt

- 1.500m, mặt sàn tầng hầm tại cốt -3.000m

- Phân khu chức năng

y Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chổ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ

thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí

hợp lý nhằm giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹ

thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

y Tầng trệt: nơi sảnh tiếp tân, phòng quản lý, nơi trưng bày, trung tâm thương

mại và giao dịch

y Tầng lửng: dùng làm siêu thị nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, các dịch vụ

vui chơi giải trí…cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

y Tầng 1 - 8: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

y Nhìn chung mặt bằng kiến trúc đơn giản, tạo ra một không gian rộng thuận

lợi cho việc bố trí căn hộ bên trong, tạo một nơi ở thoải mái cho người sử dụng

CĂN HỘ A2.a

CĂN HỘ A2.b

CĂN HỘ A2.a CĂN HỘ A2.b

CĂN HỘ C2.a CĂN HỘ C2.b

- Cơng trình cĩ mặt đứng đơn giản và tinh tế, phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ và

cảnh quang xung quanh

± 0.000

- 1.500

T TRỆT

Hình 1.2: Mặt đứng cơng trình

1.3.3 Hệ thống giao thông trong công trình

Hình 1.3: Mặt bằng bố trí thang bộ và thang máy

- Hệ thống giao thông ngang chủ yếu bằng hệ thống hành lang thoáng mát

- Hệ thống giao thông đứng bao gồm 1 thang bộ, 3 thang máy trong đó có 2 thang

máy chính và 1 thang máy chở hàng, phục vụ y tế có kích thước lớn hơn Cầu thang bộ

và thang máy được được bố trí chính giữa công trình, căn hộ bố trí xung quanh, dải phân

cách là hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, tiện lợi, hợp lý và thông thoáng cho

người sử dụng

1.4 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1.4.1 Hệ thống điện

- Hệ thống điện sử dụng hệ thống chung của khu đô thị vào nhà thông qua phòng

máy điện Từ đây điện được dẫn đi khắp công trình thông qua mạng lưới điện nội bộ

- Hệ thống đường dây âm tường, sàn có hệ thống máy phát điện riêng phục vụ cho

công trình khi cần thiết về sự cố mất điện của thành phố (phục vụ thang máy, hành lang,

hệ thống máy bơm, văn phòng ban quản lý chung cư.)

1.4.2 Hệ thống nước

- Hệ thống nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố dẫn vào bể chứa

nước ở tầng hầm, và được hệ thống bơm lên hồ nước mái, từ đó được cấp tới mọi nơi

trong chung cư

- Nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh sau đó tập trung lại các ống thu

nước chính được bố trí theo các khu vệ sinh sau đó xuống tầng kỹ thuật sẽ có hệ thống

xử lý nước thải, sau đó thải ra hệ thống thoát nước của thành phố

1.4.3 Hệ thống thoát rác sinh hoạt

- Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào các ống gen rác thông nhau giữa các tầng sau đó

tập trung tại tầng kỹ thuật rồi dùng xe vận chuyển tới nơi xử lý Gian rác được thiết kế

kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường xung quanh

1.4.4 Hệ thống thông gió chiếu sáng

- Bốn mặt của công trình đều có ban công thông gió chiếu sáng cho các phòng

Ngoài ra còn bố trí máy điều hòa và các bóng đèn chiếu sáng ở các phòng và hành

lang…

1.4.5 Hệ thống phòng cháy thoát hiểm

- Công trình BTCT bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt

- Dọc hành lang có bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2, vòi rồng

chữa cháy

- Tại mỗi tầng đều có hệ thống báo cháy và các thiết bị chữa cháy tự động

- Cầu thang thoát hiểm đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ

- Ngoài ra, công trình còn có hệ thống chống sét, giảm nguy cơ bị sét đánh

1.5 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

- Khí hậu tại TP Hồ Chí Minh thuộc dạng khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm có

— Lượng mưa cao nhất: 300mm

— Độ ẩm tương đối trung bình: 85.5%

1.5.2 Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 11

— Nhiệt độ cao nhất: 36oC

— Nhiệt độ trung bình: 26oC

— Nhiệt độ thấp nhất: 23oC

— Lượng mưa thấp nhất: 31mm (tháng 11)

— Lượng mưa cao nhất: 638mm (tháng 5)

— Lượng mưa trung bình: 275mm (tháng 7)

— Độ ẩm tương đối trung bình: 79%

— Độ ẩm tương đối cao nhất: 100%

— Độ ẩm tương đối thấp nhất: 48.5%

1.5.3 Hướng gió và địa hình

- Khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng gió IIA, địa hình B, trong đó:

— Thịnh hành trong mùa khô:

y Gió Đông Nam chiếm: 30% - 40%

y Gió Đông chiếm: 20% - 30%

— Thịnh hành trong mùa mưa:

y Gió Tây Nam chiếm: 66%

- Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình 2.51m/s

- Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 – tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông

Bắc thổi nhẹ

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính

Căn cứ vào sơ đồ làm việc và khả năng tiếp thu tải trọng, nhất là đối với tải trọng

ngang thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:

- Các hệ kết cấu cơ bản: hệ khung chịu lực, hệ tường chịu lực, hệ lõi chịu lực,

hệ hộp chịu lực

- Các hệ kết cấu hỗn hợp: hệ khung – tường chịu lực, hệ khung – lõi chịu lực,

hệ khung – hộp chịu lực, hệ hộp – lõi chịu lực, hệ khung – hộp – tường chịu lực

Ở các hệ kết cấu hỗn hợp trong đó có sự hiện diện của khung, tùy theo cách làm

việc của khung mà ta sẽ có sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung giằng thích hợp

Mỗi loại kết cấu trên đều có ưu nhược điểm tùy vào nhu cầu và khả năng thi công

thực tế của từng công trình

Trong đó được sử dụng phổ biết là hệ kết cấu hỗn hợp (hệ khung – lõi chịu lực)

Ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này là có thể không cần sữ dụng hệ thống dầm sàn nên sẽ

kết hợp tối ưu với phương án sàn không dầm Điều này làm cho không gian bên trong

công trình trở nên thông thoáng hơn, không bị hệ thống dầm cản trở, do đó chiều cao của

ngôi nhà giảm xuống

Hệ kết hỗn hợp (hệ khung – lõi chịu lực) kết hợp với hệ sàn tạo thành một hệ hộp

nhiều ngăn có độ cứng không gian lớn, tính liền khối cao, độ cứng theo phương ngang

tốt tăng cường khả năng chịu lực theo phương ngang Kết cấu vách cứng có khả năng

chịu động đất tốt Vì vậy đây là giải pháp lựa chọn cho kết cấu của công trình

2.1.2 Hệ kết cấu sàn

Sàn là một cấu kiện quan trọng trong công trình, là nơi nhận tải trọng trực tiếp, và

tải trọng ngang góp phần tăng độ cứng của công trình 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 cần

dựa vào các yêu cầu, điều kiện về kiến trúc và thi công để chọn phương án kết cấu sàn

phù hợp Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn phương án tối ưu cho hệ 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 cho nhiều công trình

- Thuận lợi cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Ưu điểm

- Hạn chế được nhiều cột bên trong, tiết kiệm được không gian sử dụng có kiến trúc đẹp Phù hợp với các công trình có yêu cầu về thẩm mỹ là không gian sử dụng tương đối lớn như: thư viện, hội trường, các sảnh, phòng hội họp…

Nhược điểm

- Thi không khá phức tạp, không tiết kiệm được vật liệu

- Không tránh được hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng của những sàn có kích thước quá lớn

c Hệ sàn gạch bọng

Sàn dùng gạch bọng kết hợp với sàn bê tông

- Thi công nhanh, công trình được sử dụng ngay

- Chuẩn hóa được cấu kiện ⇒ đảm bảo chất lượng đồng bộ

- Tiết kiệm được nhân công và vật liệu

- Cách âm, cách nhiệt tốt

Nhược điểm

- Phải sử dụng máy chuyên dụng để thi công và chế tạo

- Tính toán cấu kiện phức tạp

e Sàn không dầm

Các bản sàn tựa trực tiếp lên cột

Ưu điểm

- Giảm được chiều cao kết cấu

- Tiết kiệm không gian sử dụng và thỏa mãn yêu cầu thẩm mĩ

- Phân chia không gian sử dụng ngăn chia các phòng linh hoạt

- Việc thi công ván khuôn đơn giản và dễ dàng bố trí thép

- Chiếu sáng và thông gió tốt hơn

- Chiều cao công trình giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giá thành giảm

Nhược điểm:

- Trong phương án sàn không dầm, các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm Do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang kém, tải trọng ngang chủ yếu do vách chịu

- Giảm chiều dày sàn và giảm chiều cao tầng Ö không gian sử dụng linh hoạt

- Khắc phục được độ võng đối với công trình có khẩu độ lớn

- Tiết kiệm được cốt thép

- Thi công nhanh

- Độ bên công trình cao do sử dụng mac bêtông cao và cốt thép cường độ cao

2.1.3 Lựa chọn phương án cho kết cấu công trình

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo về mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọn như sau:

- Kết cấu móng : gồm hai phương án móng

o Phương án 1: Móng cọc ép bê tông cốt thép đúc sẵn

o Phương án 2 : Móng cọc khoan nhồi

- Kết cấu sàn: công trình sử dụng sàn nấm (Sàn không dầm)

- Kết cấu khung hỗn hợp: kết cấu dạng khung kết hợp lõi cứng bê tông cốt thép

2.2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ

2.2.1 Hồ sơ khảo sát thiết kế

- Bộ bản vẽ thiết kế kiến trúc (mặt đứng, mặt cắt, mặt bằng tầng điển hình )

- Bộ hồ sơ địa chất công trình (do thấy hướng dẫn cung cấp)

2.2.2 Quy phạm và tiêu chuẩn dùng trong thiết kế

Khi thiết kế và tính toán cho kết cấu công trình phải tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam qui định với với ngành xây dựng Các tiêu chuẩn được sử dụng trong tính toán là:

- TCXDVN 356 : 2005 Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép

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

- TCVN 205 : 1998 Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 195 : 1997 Nhà cao tầng – thiết kế cọc khoan nhồi

- TCVN 198 : 1997 Nhà cao tầng – thiết kế cấu tạo kết cấu BTCT toàn khối

- TCXDVN 323 : 2004 Nhà ở cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế

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

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SÀN NẤM (SÀN KHƠNG DẦM)

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN NẤM

- Sàn nấm là sàn khơng cĩ dầm, bản sản được kê trực tiếp lên cột Dùng sàn nấm sẽ

giảm được chiều cao kết cấu, việc làm ván khuơn đơn giản và dễ dàng bố trí cốt thép

Sàn nấm cĩ mặt dưới phẳng nên việc chiếu sáng và thơng giĩ tốt hơn sàn cĩ dầm Ngồi

ra việc ngăn chia các phịng trên mặt sàn cũng sẽ linh hoạt và rất thích hợp với các bức

tường ngăn di động v.v

- Sàn nấm cĩ thể cĩ hoặc khơng cĩ mũ cột, tùy vào kiến trúc và phương án thiết kế

- Kết cấu cũng là kết cấu sàn chịu uốn theo hai phương Nếu trên hệ kết cấu sàn hai

phương cĩ dầm đở ở bốn cạnh, tồn bộ tải trọng trên mặt sàn được truyền lên các dầm thì

đối với sàn nấm tải trọng trên mặt sàn sẽ được truyền lên các dải bản sàn nằm theo hàng

cột và các dải này được gọi là các dải cột

- Người ta phân bản sàn thành các dải cột và các dải giữa nhịp với các tỷ lệ chia

dải cột dải giữa dải cột

Hình 3.1: Sơ đồ phân chia dải của sàn nấm

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SÀN NẤM:

- Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán sàn nấm, đây là một số phương pháp

thường được sử dụng trong tính toán

à Phương pháp tính bản đàn hồi

à Phương pháp phần tử hữu hạn

à Phương pháp phân phối trực tiếp

à Phương pháp khung thay thế

3.2.1 Phương pháp tính bản đàn hồi:

- Phương pháp này xem bản sàn là bản liên tục theo hai phương kê lên cột, trong

tính toán đã dựa vào các giả thiết không phù hợp với thực tế nên kết quả không thật

chính xác

3.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn:

- Rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập

những điêu kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này với sự giúp

đỡ của máy tính có thể giúp ta thuận lợi cho việc giải bài toán Hiện nay có các phần

mềm hổ trợ tính kết cấu như SAP, ETABS, SAFE…

3.2.3 Phương pháp phân phối trực tiếp

- Trong tính toán bản sàn theo phương pháp phân phối trực tiếp, moment uốn Mo

của từng ô bản được phân phối cho các miền moment âm và moment dương dựa trên bản

tra các hệ số được lập sẵn Phương pháp này mang tính ứng dụng cao, dễ sử dụng và đơn

giản

3.2.4 Phương pháp khung thay thế:

- Phương pháp này được dùng để xác định nội lực (momen uốn và lực cắt) cho bản

sàn và cột khi chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang, nhịp của bản có thể đều hoặc

không đều Người ta coi sàn như ghép từ hai hệ khung phẳng vuông góc với nhau để tính

toán nội lực một cách riêng biệt, cột khung là cột nhà còn xà ngang khung là bản sàn với

chiều rộng bằng khoảng cách giữa hai trục của hai ô bản lân cận với cột Hình 3.2 cho

một số ví dụ về việc xác định bề rộng của bản tham gia vào xà ngang của khung thay thế

Có thể dùng các phương pháp cơ học kết cấu khác nhau để xác định momen uốn trong ô

bản và cột Tải trọng trên mỗi khung thay thế là toàn bộ tải tác dụng lên sàn

Hình 3.2: Xác định bề rộng của khung thay thế

™ Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH)

- Trong các phương pháp trên, phương pháp phần tử hữu hạn hiện được sử dụng

phổ biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hổ trợ đắc lực của một số phần

mềm tính toán dựa trên cơ sở phương pháp tính toán này

- Theo 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 điểm quy định 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 Kết cấu liên tục được chia thành một số

hữu hạn các miền hoặc các kết cấu con có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng phải hữu

hạn Các miền hoặc các kết cấu con được gọi là các PTHH, chúng có thể có dạng hình

học và kích thước khác nhau, tính chất vật liệu được giả thiết không thay đổi trong mỗi

phần tử nhưng có thể thay đổi từ phần tử này sang phần tử khác

- Kích thước hình học và số lượng các phần tử không những phụ thuộc vào hình

dáng hình học và tính chất chịu lực của kết cấu (bài toán phẳng hay bài toán không gian,

hệ thanh hay hệ tấm vỏ…) mà còn phụ thuộc vào yêu cầu về mức độ chính xác của bài

toán đặt ra Lưới PTHH càng mau, nghĩa là số lượng phần tử càng nhiều hay kích thước

của phần tử càng nhỏ thì mức độ chính xác của kết quả tính toán càng tăng, tỷ lệ thuận

với số phương trình phải giải

- Các đặc trưng của các PTHH được phối hợp với nhau để đưa đến một lời giải

tổng thể cho toàn hệ Phương trình cân bằng của toàn hệ kết cấu được suy ra bằng cách

phối hợp các phương trình cân bằng của các PTHH riêng rẽ sao cho vẫn đảm bảo được

tính liên tục của toàn bộ kết cấu Cuối cùng, căn cứ vào điều kiện biên, giải hệ phương

trình cân bằng tổng thể để xác định giá trị của các thành phần chuyển vị

3.2.5 Lựa chọn phương pháp tính toán:

- Do được phổ biết rộng rải và nhiều ưu điểm nên phương pháp phần tử hữu hạn

được chọn trong đồ án này, cùng với sự trợ giúp của một số chương trình được viết bằng

phương pháp phần tử hữu hạn là ETABS và SAFE

3.3 SƠ ĐỒ TÍNH

- Hệ kết cấu sàn được chọn cho công trình là kết cấu sàn không dầm có mũ cột

- Phương pháp sử dụng trong đồ án này là phương pháp phần tử hữu hạn trong đó

mặt bằng sàn được chia thành các dải trên cột và dải giữa nhịp Xem rằng các dải trên cột

làm việc như dầm liên tục kê lên các đầu cột, còn các dải giữa nhịp cũng là các dải liên

tục kê lên các gối tựa đàn hồi là các dải trên cột vuông góc với nó

- Những ô sàn có khoảng trống cầu thang, các lỗ bố trí hệ thống kỹ thuật như

đường ống cấp, thoát nước xuyên tầng…được xem như vẫn liên tục sau này sẽ tiến hành

các biện pháp cấu tạo để xử lý

- Tiến hành phân chia để xác định moment âm và dương của dải Tại các dải trên

gối có moment lớn hơn so với các dải giữa nhịp

- Bề rộng các dải qua cột được chọn cách hai bên tim cột ¼ bề rộng nhịp Khoảng

cách từ đường biên giữa hai dải cột là dải giữa nhịp

- Sơ đồ phân chia các dải tính toán: gồm 11 dải ngang và 7 dải dọc Có mặt bằng

sàn tầng điển hình như sau

- Sàn được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1): tính toán nhằm đảm

bảo cho kết cấu sàn của công trình đủ khả năng chịu lực trong suốt quá trình sử dụng Do

đó các vật liệu sử dụng trong tính toán được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 356-2005 có các

giá trị như sau:

3.4.1 Bêtông

Bê tông sử dụng cho sàn có cấp độ bền B30 (mác M400) có các đặc trưng như sau:

- Cường độ tính toán chịu nén Rb = 17 (MPa)

- Cường độ tính toán chịu kéo Rbt = 1.2 (MPa)

- Mô đun đàn hồi Eb = 32.5*103 (MPa)

- Hệ số Poisson µ = 0.2

- Hệ số làm việc của bê tông γb = 0.9

- Các giá trị αR=0.425, 0.612ξR =

3.4.2 Cốt thép

Cốt thép sử dụng cho sàn gồm thép CI, A-I, CII và A-II

- Cốt thép chịu lực CII, A-II có:

o Cường độ chịu kéo tính toán Rs = 280 (MPa)

o Mơ đun đàn hồi Es = 21*104 (MPa)

- Cốt thép đai CI, A-I cĩ:

o Cường độ chịu kéo tính tốn Rsw = 175 (MPa)

o Mơ đun đàn hồi Es = 21*104 (MPa)

3.5 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SÀN

Lựa chọn kích thước tiết diện sàn thỏa các điều kiện sau:

- Tải trọng ngang truyền vào cột và lõi cứng thơng qua sàn

- Sàn khơng bị rung, đảm bảo cho giả thuyết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng

của nĩ (để truyền tải trọng ngang, chuyển vị )

- Độ võng của sàn phải trong phạm vị cho phép

- Sàn phải đảm bảo điều kiện chống xuyên thủng

Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn theo chiều dài nhịp, theo cơng thức kinh nghiệm sau:

- Tải trọng tác dụng lên sàn được lấy theo TCVN 2737 – 1995, như vậy tải trọng

được chia thành 2 loại: tĩnh tải (tải trọng thường xuyên) và hoạt tải (tải trọng tạm thời)

được xác định như sau

3.6.1 Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên)

Lớp cấu tạo sàn tầng điển hình như sau:

Gạch Ceramic dày 10mm Lớp vữa lót dày 20mm Bản BTCT dày 250mm Lớp vữa trát dày 15mm

Hình 3.3 – Cấu tạo sàn tầng điển hình

Đối với sàn thường xuyên tiếp xúc với nước (sàn vệ sinh, sàn mái…) thì có thêm

Lớp vữa trát 18 15 1.3 0.351

y Tải trọng do tường xây gạch:

- Vì đây là sàn khơng dầm (sàn nấm), để đơn giản ta quy tải trọng tường thành tải

phân bố đều lên tồn bộ diện tích sàn: ( 2)

s t t t tx

ht – chiều cao tường xây (m)

lt – chiều dài tường xây (m)

san

A

∑ - tổng diện tích sàn tầng điển hình (m2)

- Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc ta tính được : tổng chiều dài tường ngăn xây trên

một tầng điển hình là 209m và diện tích tầng sàn điển hình là 798m2

Chiều cao (m)

Chiều dài (m)

Trọng lượng

Tải tương đương

- Tường ngăn nhà

3.6.2 Hoạt tải (tải trọng tạm thời)

- Hoạt tải được xác định tùy vào cơng năng của từng ơ sàn, lấy theo TCVN 2737 –

1995 Kết quả được thể hiện ở bảng sau

Loại sàn

Tải trọng tiêu chuẩn

3.7 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỘT:

- Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột theo diện truyền tải

N =∑N =S g + p + TLBT tường trong S (gt) + TLBT cột truyền xuống (gc)

Trong đó: S là diện tích truyền tải xung quanh xuống cột

Tường xây xung quanh tòa nhà dày 200mm, γt =18(kN m/ 3), n = 1.1

N A R

=

Từ Ac sẽ tìm được kích thước bxh của cột

- Công trình có mặt bằng hình chữ nhật do đó ta chọn cột có tiết diện chữ nhật và

cứ 3 tầng là thay đổi tiết diện cột một lần

3.7.1 Xác định kích thước tiết diện cột góc Cột ở các trục A1, A6, D1, D6

=1.2N (kN)

=1.2N (kN)

3.8 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CHIỀU DÀY VÁCH CỨNG

- Căn cứ theo TCXDVN 198-1997, chiều dày của thành vách chọn không nhỏ hơn

150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng

- Dựa vào bản vẽ kiến trúc ta biết được chiều cao tầng lớn nhất là 4m, như vậy

chiều dày thành vách được chọn phải lớn hơn:

- Do sàn không có dầm nên tại các vị trí đầu cột được làm rộng ra thành mũ cột

nhằm làm cho bản liên kết với cột, đảm bảo cường độ chống lại sự xuyên thủng của bản

theo chu vi cột Tùy theo tải trọng tác dụng lên sàn là mũ cột được thiết kế khác nhau Để

đảm bảo tính thẩm mỹ cho công trình, phương án mũ cột ta làm dạng bẹt có kích thước

B = (0.2-0.3)Lmax = (0.2-0.3)x9600 = 1920 – 2880mm

Ö Chọn mũ cột có kích thước: bxb = 2000x2000mm

3.9.2 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng

- Điều kiện nén thủng theo qui phạm TCXDVN 356 : 2005 : F ≤α.R u h bt .m o

- Xét cột B2 có diện tích truyền tải lớn, ta có tháp xuyên thủng như sau

- Diện tích mặt đáy của tháp xuyên thủng: A = (b+2ho)2 = (0.8+2x0.26)2 = 1.74m2

- Kết quả nội lực được tính từ phần mềm tính toán kết cấu ETABS và SAFE, từ

đó ta lấy nội lực mỗi phương theo hai dải bản (mỗi dải rộng 1m): dải trên cột

2

L

 

 

  Sau đó dùng các công thức như đối với dầm chịu uốn để tính toán cốt

thép Kết quả ở đây được thể hiện dưới dạng biểu đồ, kết quả giá trị nội lực được trình

0

max 0

s b b s R R

Hình 3.4 Sơ đồ phân chia dải bán tính toán (sàn tầng điển hình)

— Kết quả nội lực theo phương ngang (phương X)

Hình 3.5 Nội lực theo phương X

Dựa vào bảng nội lực ta tiến hành tính toán cốt thép

— Dải trên cột

Kết quả nội lực và cốt thép được tính trong bảng sau

Hàm lượng (%)

Lớp trên -195.9 0.242 0.282 3540.67 Φ20@100 1.39 3.34

— Kết quả nội lực theo phương đứng (phương Y)

Hình 3.5 Nội lực theo phương đứng

Dựa vào bảng nội lực ta tiến hành tính toán cốt thép

— Dải trên cột

Kết quả nội lực và cốt thép được tính trong bảng sau

Hàm lượng (%)

Hàm lượng (%)

3.9.4 Kiểm tra độ võng của sàn

Kiểm tra tại vị trí nghi ngờ có độ võng nguy hiểm nhất (Xem hình bên dưới)

Dựa vào hình vẽ nhận thấy chuyển vị fmax [ ]f

Trong đó:

fmax: độ võng lớn nhất của kết cấu (mm)

[f] : độ võng giới hạn của kết cấu (mm)

Ö Thỏa mãn điều kiện biến dạng của ô sàn, không cần kiểm tra lại các vị trí khác Mặt

khác chuyển vị khá nhỏ nên hiện tượng nứt sinh ra khi sàn võng là không đáng kể

3.9.5 Bố trí cốt thép (xem bản vẽ kết cấu số 1,2)

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

4.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN:

4.1.1 Mặt bằng và mặt cắt cầu thang bộ

Cầu thang là phương tiện giao thơng thẳng đứng trong cơng trình, được hình

thành từ các bậc liên tiếp tạo thành thân (vế) thang, các vế thang nối với nhau bằng chiếu

nghỉ và chiếu tới để tạo thành cầu thang Tùy vào cơng năng của từng loại cơng trình mà

cầu thang được thiết kế với những đặc điểm khác nhau Cầu thang là một yếu tố quan

trọng về cơng dụng và nghệ thuật kiến trúc, nâng cao tính thẩm mỹ của cơng trình

Cầu thang được sử dụng cho cơng trình là loại cầu thang 2 vế dạng bản, mỗi vế

gồm 10 bậc như hình vẽ bên dưới

4300 MẶT CẮT A-A

Hình 4.2: Mặt cắt cầu thang bộ tầng điển hình

4.1.2 Lựa chọn kích thước sơ bộ

- Cầu thang gồm 2 vế, mỗi vế gồm 10 bậc với kích thước như sau: h=16.5cm,

- Chọn chiều dày bản thang là hb = 120mm

- Chọn sơ bộ kích thước dầm cầu thang

- Cường độ tính toán chịu nén Rb = 17 (MPa)

- Cường độ tính toán chịu kéo Rbt = 1.2(MPa)

- Mô đun đàn hồi Eb = 32.5*103 (MPa)

- Hệ số Poisson µ = 0.2

- Hệ số làm việc của bê tông γ = 0.9 b

b Cốt thép

Cốt thép sử dụng cho hồ nước mái gồm thép CI, A-I, CII và A-II

- Cốt thép chịu lực CII, A-II có:

o Cường độ chịu kéo tính tốn Rs = 280 (MPa)

o Mơ đun đàn hồi Es = 21*104 (MPa)

- Cốt thép đai CI, A-I cĩ:

o Cường độ chịu kéo tính tốn Rsw = 175 (MPa)

o Mơ đun đàn hồi Es = 21*104 (MPa)

4.2 SƠ ĐỒ TÍNH:

Dựa vào sơ đồ phẳng và điều kiện làm việc thực tế của bản thang và ta chọn sơ

đồ tính của bản thang là: 1 đầu là gối cố định và 1 đầu là gối di động theo sơ đồ tính sau

4.3 CẤU TẠO VÀ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG

4.3.1 Cấu tạo bản thang

Bản thang được cấu tạo như sau

Gạch Ceramic dày 15mm Vữa lót dày 30mm Bậc thang xây gạch Bản BTCT dày 120mm Vữa trát dày 15mm

300

Hình 4.4: Sơ đồ cấu tạo bản thang

Dung trọng vật liệu và hệ số tin cậy được lấy theo TCXDVN 2737 : 1995 như

sobacv G g

L

4.3.2 Tải trọng tác dụng:

Theo tiêu chuẩn tải trọng tác động TCXDVN 2737 : 1995 thì tải trọng tác dụng

lên cầu thang được chia làm 2 loại: tĩnh tải (tải trọng thường xuyên) và hoạt tải (tải trọng

o δi - chiều dày của lớp thứ i (m)

o ni – hệ số vượt tải của lớp thứ iKết quả được tóm tắt lại trong bảng sau: