Thiết kế thi công trung cư cao tầng CT1A phục vụ di dân tái định cư

Cho nên ta thấy kiến trúc hoàn toàn hợp lý - Về mặt kết cấu: Hiện nay công nghệ thi công bê tông cốt thép đổ tại chỗ đang rất thịnh hànhtại Việt Nam, đối với nhà cao tầng giải pháp kết c

lời mở đầu

Tất cả các sinh viên trờng Đại học Xây dựng, sau 5 năm học tập và rènluyện đều phải trải qua một cuộc sát hạch cuối cùng trớc khi đợc công nhận

là một ngời kỹ s xây dựng - đó là đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp là một bài ôn tập lớn cuối cùng mà em và các sinhviên trong toàn trờng phải thực hiện Trong thời gian 15 tuần, với đề tài

"Chung c cao tầng ct1a phục vụ di dân tái định ci", em có nhiệm vụ tìm

hiểu phần kiến trúc, thiết kế phần kết cấu và lập biện pháp kỹ thuật, tổ chứcthi công công trình Với sự hớng dẫn, chỉ bảo tận tình của cô Nguyễn Thanh

Hà (hớng dẫn kết cấu) và tiến sĩ Trần Hồng Hải (hớng dẫn thi công), em đãhoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em có điều kiện kiểm tra lạinhững kiến thức mình đã học Quá trình ôn tập này đặc biệt có ích cho emtrớc khi ra trờng, sử dụng những kiến thức đã học vào công việc thiết kế xâydựng sau này

Thời gian 5 năm học tại trờng Đại học Xây dựng đã kết thúc và saukhi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, sinh viên chúng em sẽ là những kỹ strẻ tham gia vào quá trình xây dựng đất nớc Tất cả những kiến thức đã họctrong 5 năm, đặc biệt là quá trình ôn tập thông qua đồ án tốt nghiệp tạo cho

em sự tự tin để có thể bắt đầu công việc của một kỹ s thiết kế công trìnhtrong tơng lai Những kiến thức đó có đợc là nhờ sự hớng dẫn và chỉ bảo tậntình của các thầy giáo, cô giáo trờng Đại học Xây dựng

Em xin phép đợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến nhà trờng và tấtcả các thầy cô đã dạy dỗ em Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc

đến cô Nguyễn Thanh Hà (bộ môn công trình thép gỗ) và TS Trần HồngHải (bộ môn công nghệ và tổ chức xây dựng) - những ngời thầy đã tận tìnhhớng dẫn, giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tạo cho em sự tự tin đểlàm một ngời kỹ s xây dựng

Hà Nội, ngày 18/1/2006Sinh viên: Vơng Danh Thắng

Phần I

Kiến trúc

3 Địa điểm xây dựng:

Công trình đợc xây dựng tại khu đô thị mới Mỹ Đình

+ Tầng hầm: Cao 3m, có diện tích sàn là: 1224m2, dùng để xe (Ôtô con

4 chỗ, xe máy, xe đạp, không để xe tải, xe ben những xe có chiều cao lớn)

+ Tầng 1 : Cao 4,2m, đặt kiốt, siêu thị và một số phòng kỹ thuật (trạm

điện, thu rác…), cụ thể nh), cụ thể nh sau:

- 2 siêu thị (310m2 và 300m2)

- 4 Kiốt mỗi cái có diện tích 32m2

- Phòng thu rác đợc đặt ở tầng 1, cửa phòng thu rác đợc đi riêng không ảnh hởng đến xung quanh

- Ngoài ra tầng 1 còn đặt phòng kỹ thuật và phòng kỹ thuật điện

+ Tầng điển hình : Cao 3,3m bố trí 9 căn hộ chia thành 2 loại: 2 phòng

ngủ và 3 phòng ngủ bao gồm:

- 6 căn hộ 3 phòng ngủ (108,5m2) trong đó mỗi căn hộ có: 3 phòng ngủ, 1 phòng khách, 1 bếp, và 2 vệ sinh

- 3 căn hộ 2 phòng ngủ (85m2) trong đó mỗi căn hộ có: 2 phòng ngủ, 1 khách, 1 bếp và 1 vệ sinh

- Ngoài ra căn hộ nào cũng có ít nhất một ban công

- Hố đổ rác đợc mỗi tầng một cửa đợc bố trí gần cầu thang, đổ rác xuống tầng 1 nơi đặt phòng thu rác

- Tóm lại có tất cả: 24 phòng ngủ, 24 vệ sinh, 9 phòng khách, 9 bếp,

b Giải pháp thông gió, cấp nhiệt:

- Công trình đợc đảm bảo thông gió tự nhiên nhờ hệ thống hành lang, cửa

sổ có kích thớc, vị trí hợp lí

- Sử dụng hệ thống máy điều hoà

- Công trình có hệ thống quạt đẩy, quạt trần, để điều tiết nhiệt độ và khí hậu

đảm bảo yêu cầu thông thoáng cho làm việc, nghỉ ngơi

- Tại các buồng vệ sinh có hệ thống quạt thông gió

c Giải pháp giao thông:

+ Giao thông đứng: Gồm thang 2 thang máy và 2 thang bộ

- Thang máy là phơng tiện giao thông theo phơng đứng của toàn côngtrình Công trình có 2 thang máy dân dụng đợc lắp vào 2 lồng thang máyphục vụ cho tất cả các tầng

+ Giao thông ngang:

- Bố trí 2 dãy hành lang trong thông với nhau xung quanh lõi (Thang máy)

d Giải pháp phòng cháy chữa cháy:

Giải pháp phòng cháy, chữa cháy phải tuân theo tiêu chuẩn phòng chữa cháy cho nhà cao tầng của Việt Nam hiện hành Hệ thống phòng cháy– chữa cháy đợc trang bị các thiết bị sau:

cháy Hộp đựng ống mềm và vòi phun nớc, bình xịt đợc bố trí ở các vị trí thíchhợp của từng tầng

- Máy bơm nớc chữa cháy đợc đặt ở tầng kĩ thuật

- Bể chứa nớc chữa cháy

- Hệ thống báo cháy gồm : đầu báo khói, hệ thống báo động

e Về giải pháp cung cấp điện:

- Dùng nguồn điện đợc cung cấp từ thành phố, công trình có trạm biến ápriêng, ngoài ra còn có máy phát điện dự phòng

- Hệ thống chiếu sáng đảm bảo độ rọi từ 20 – 40lux Đối với các phòngphục vụ nhu cầu giải trí, phòng đa năng có thêm yêu cầu chiếu sáng đặcbiệt thì đợc trang bị các thiết bị chiếu sáng cấp cao

Ph ơng thức cấp điện

- Toàn công trình cần đợc bố trí một buồng phân phối điện ở vị trí thuận lợicho việc đặt cáp điện ngoài vào và cáp điện cung cấp cho các thiết bị sửdụng điện bên trong công trình Buồng phân phối này đợc bố trí ở tầng kĩthuật

- Từ trạm biến thế ngoài công trình cấp điện cho buồng phân phối trongcông trình bằng cáp điện ngầm dới đất Từ buồng phân phối điện đến các tủ

điện các tầng, các thiết bị phụ tải dùng cáp điện đặt ngầm trong tờng hoặctrong sàn

- Trong buồng phân phối, bố trí các tủ điện phân phối riêng cho từng khốicủa công trình, nh vậy để dễ quản lí, theo dõi sự sử dụng điện trong côngtrình

- Bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị, phụ tải nh: trạm bơm, điện cứuhoả tự động, thang máy

- Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đờng dây, từng khu vực,từng phòng sử dụng điện

f Giải pháp cấp, thoát nớc:

g Giải pháp thu gom rác thải:

- Mỗi tầng có một cửa thu gom rác thải bố trí gần cầu thang, rác thải theo hệthống ống dẫn đứng xuống tầng 1 là nơi đặt phòng thu rác thải

- Tầng 1 đặt phòng thu rác thải có cửa riêng thông ngay ra ngoài công trình nên không ảnh hởng đến môi trờng trong công trình và xe cộ đi vào lấy rác thuận tiện

h Hệ thống thông tin - tín hiệu, dịch vụ ngân hàng:

- Công trình đợc lắp đặt một hệ thống tổng đài điện thoại phục vụ thông tin,liên lạc quốc tế, trong nớc và có cả dịch vụ ngân hàng phục vụ quý khách

- ở mỗi phòng đặt một máy điện thoại nội bộ để thuận tiện trong liên lạc

- Lắp đặt các hệ thống cứu hoả tự động nh : còi báo động, hệ thống xịt khíCacbonic, các đờng báo cứu ra trung tâm cứu hoả thành phố, các hệ thốngthoát hiểm

i Hệ thống chống sét và nối đất:

- Hệ thống chống sét gồm: kim thu lôi, hệ thống dây thu lôi, hệ thống dâydẫn bằng thép, cọc nối đất ,tất cả đợc thiết kế theo đúng qui phạm hiệnhành

- Toàn bộ trạm biến thế, tủ điện, thiết bị dùng điện đặt cố định đều phải có

hệ thống nối đất an toàn, hình thức tiếp đất : dùng thanh thép kết hợp vớicọc tiếp đất

2 Giải pháp kết cấu

a Phần ngầm:

- Do địa chất Hà Nội tơng tối xấu, công trình cao tầng (15 tầng) nên chọn

giải pháp dùng móng cọc khoan nhồi.

- Đây là công nghệ thờng sử dụng hiện nay, đòi hỏi công nghệ thi công vàchi phí lớn nhng chúng có u điểm là có thể đạt đến chiều sâu hàng trămmét, đờng kính cọc nhiều loại, có khả năng chịu tải lớn, khắc phục đợc tiếng

ồn, chấn động ảnh hởng đến công trình xung quanh

c Phần mái:

- Chọn giải pháp mái tôn tạo dốc, độ dốc 15%

3 Đánh giá giải pháp kiến trúc, kết cấu trên quan điểm thi công

- Do công trình đợc xây trên khu đất rộng rãi là khu đô thị mới Mỹ Đìnhnên mặt bằng kiến trúc đợc thiết kế thi công dễ dàng, giao thông đi lại thuậntiện

- Tuy mặt bằng có trải dài (54.6m) xong hiện nay với sự hỗ trợ của các thiết

bị máy móc thi công hiện đại nh: cần trục tháp, máy bơm bê tông…), cụ thể nh cho nênviệc thi công không hề bị cản trở Cho nên ta thấy kiến trúc hoàn toàn hợp lý

- Về mặt kết cấu:

Hiện nay công nghệ thi công bê tông cốt thép đổ tại chỗ đang rất thịnh hànhtại Việt Nam, đối với nhà cao tầng giải pháp kết cấu khung chịu lực kết hợp với lõi vách chịu tải trọng ngang là hoàn toàn hợp lý

III điều kiện thi công:

1 Những điều kiện về địa hình, địa chất, thuỷ văn:

+ Công trình nằm tại Hà Nội nhiệt độ bình quân trong năm là 27oC, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và thấp nhất khá cao do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, đây là khí hậu quyết định thời tiết của miền Bắc nói chung

+ Hai hớng gió chủ đạo là Đông Nam vào mùa hè và Đông Bắc vào mùa

Đông

+ Địa hình: Bằng phẳng, giao thông thuận tiện

+ Địa chất: Công trình đợc xây dựng trong lu vực sông Hồng (Hà Nội) nên nền đất không tốt lắm, gồm nhiều lớp đất khác nhau, lớp cát, đá thô ở sâu+ Thuỷ văn: Hà Nội là nơi có mạch nớc mặt và nớc ngầm khá phức tạp, mựcnớc ngầm ở độ sâu -10m

2 Điều kiện các nguồn cung ứng vật t:

- Vốn đầu t đợc cấp theo từng giai đoạn thi công công trình

- Vật t đợc cung cấp liên tục đầy đủ phụ thuộc vào giai đoạn thi công:

 Bê tông cọc và đài cọc dùng bê tông Mác 300 là bê tông thơngphẩm của công ty Vinaconex

 Khung Nhôm, cửa kính Singapo.

 Điện dùng cho công trình gồm điện lấy từ mạng lới điện thành phố

và từ máy phát dự trữ phòng sự cố Điện đợc sử dụng để chạy máy,thi công và phục vụ cho sinh hoạt của cán bộ công nhân viên

 Nớc dùng cho sản xuất và sinh hoạt đợc lấy từ mạng lới cấp nớcthành phố

 Nhân lực: đợc xem là đủ đáp ứng theo yêu cầu của tiến độ thi công

3 Điều kiện hạ tầng kỹ thuật, xử lý:

+ Khu đô thị mới Mỹ Đình tuy mới đợc xây dựng xong là một trong những trọng điểm của quốc gia để phát triển thủ đô sau này nên đã đợc trang bị hệthống cơ sở hạ tầng kỹ thuật khá tốt, mạng lới giao thông đi lại đã đợc mở rất thuận tiện

+ Điện, nớc, trạm y tế, trờng học cũng đợc quy hoạch tốt phục vụ cho một ợng đông dân c sinh sống

Phần ii

Kết cấu (45%)

Giáo viên hớng dẫn : nguyễn thanh hà

Bộ môn : Công trình thép gỗ

Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết kế thép sàn tầng 5.

- Thiết kế thép cầu thang bộ trục 2-3

- Thiết kế thép khung trục 3

- Thiết kế thép móng khung trục 3

Chơng 1: giải pháp kết cấu

I - Đặc điểm thiết kế kết cấu nhà cao tầng:

Thiết kế kết cấu nhà cao tầng so với thiết kế kết cấu nhà thấp tầng thìvấn đề chọn giải pháp kết cấu có vị trí rất quan trọng Việc chọn hệ kết cấukhác nhau có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng , hình thể khối đứng, độcao các tầng, thiết bị điện, đờng ống, yêu cầu về kỹ thuật thi công, tiến độ

thi công, giá thành công trình…), cụ thể nh

Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng là:

1 Tải trọng ngang:

Tải trọng ngang bao gồm áp lực gió tĩnh, động là nhân tố chủ yếu của

thiết kế kết cấu Nhà ở phải đồng thời chịu tác động của tải trọng đứng và tải

trọng ngang Trong kết cấu thấp tầng, ảnh hởng của tải trọng ngang sinh rarất nhỏ, nói chung có thể bỏ qua Theo sự tăng lên của độ cao, nội lực vàchuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lên rất nhanh.

Nếu xem công trình nh một thanh công xôn ngàm cứng tại mặt đất thìmô men tỉ lệ thuận với bình phơng chiều cao:

120 11

4

(Tải trọng phân bố đều)Tải trọng phân tam giác))Chuyển vị ngang của công trình làm tăng thêm nội lực phụ do tạo ra độlệch tâm cho lực tác dụng thẳng đứng; làm ảnh hởng đến tiện nghi của ngờilàm việc trong công trình; làm phát sinh các nội lực phụ sinh ra các rạn nứtcác kết cấu nh cột, dầm, tờng, làm biến dạng các hệ thống kỹ thuật nh các

đờng ống nớc, đờng điện

Chính vì thế, khi thiết kế công trình nhà cao tầng không những chỉ quantâm đến cờng độ của các cấu kiện mà còn phải quan tâm đến độ cứng tổngthể của công trình khi công trình chịu tải trọng ngang

3 Trọng lợng bản thân:

Công trình càng cao, trọng lợng bản thân càng lớn thì càng bất lợi vềmặt chịu lực Trớc hết, tải trọng đứng từ các tầng trên truyền xuống tầng dớicùng làm cho nội lực dọc trong cột tầng dới lớn lên, tiết diện cột tăng lên vừatốn vật liệu làm cột, vừa chiếm không gian sử dụng của tầng dới, tải trọngtruyền xuống kết cấu móng lớn thì sẽ phải sử dụng loại kết cấu móng có khảnăng chịu tải cao, do đó càng tăng chi phí cho công trình Mặt khác, nếutrọng lợng bản thân lớn sẽ làm tăng tác dụng của các tải trọng động nh tảitrọng gió động, tải trọng động đất Đây là hai loại tải trọng nguy hiểm thờngquan tâm trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Vì vậy, thiết kế nhà cao tầng cần quan tâm đến việc giảm tối đa trọng ợng bản thân kết cấu, chẳng hạn nh sử dụng các loại vách ngăn có trọng l-

l-ợng riêng nhỏ nh vách ngăn thạch cao, các loại trần treo nhẹ, vách kínhkhung nhôm

II - Phơng án kết cấu :

Từ thiết kế kiến trúc, ta có thể chọn một trong hai loại kết cấu sau:

1 Kết cấu thuần khung:

Với loại kết cấu này, hệ thống chịu lực chính của công trình là hệkhung gồm cột dầm sàn toàn khối chịu lực, lõi thang máy đợc xây gạch Ưu

điểm của loại kết cấu này là tạo đợc không gian lớn và bố trí linh hoạt khônggian sử dụng; mặt khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công

đơn giản Tuy nhiên, kết cấu công trình dạng này sẽ giảm khả năng chịu tảitrọng ngang của công trình Nếu muốn đảm bảo khả năng chịu lực cho côngtrình thì kích thớc cột dầm sẽ phải tăng lên, nghĩa là phải tăng trọng lợngbản thân của công trình, chiếm diện tích sử dụng Do đó, chọn kiểu kết cấunày cha phải là phơng án tối u Với công trình không cao quá và chịu tảitrọng gió, động đất không lớn ta có thể áp dụng sơ đồ kết cấu khung cứngchịu lực (sơ đồ khung giằng)

2 Kết cấu khung vách:

Đây là kết cấu kết hợp khung bê tông cốt thép và vách cứng cùngtham gia chịu lực.Tuy có khó khăn hơn trong việc thi công nhng kết cấu loạinày có nhiều u điểm lớn Khung bê tông cốt thép chịu tải trọng đứng và mộtphần tải trọng ngang của công trình Lõi cứng tham gia chịu tải trọng ngangcho công trình một cách tích cực Lõi cứng ở đây sẽ tận dụng lồng thangmáy không ảnh hởng đến không gian sử dụng, mặt khác lõi cứng sẽ giảmchấn động khi thang máy làm việc Tuy nhiên đối với một số công trình (nhkhách sạn) lõi thang máy đợc thiết kế để làm đẹp kiến trúc Khi bố trí khung

đặc biệt là lõi phải bố trí đối xứng để chống xoắn cho nhà

Bê tông cột dầm sàn đợc đổ toàn khối tạo độ cứng tổng thể cho côngtrình Hệ tờng xây gạch và cửa gỗ, cửa kính làm kết cấu bao che

Với những u nhợc điểm phân tích ở trên, em quyết định chọn phơng án Kết cấu khung vách cho công trình.

III - Chọn vật liệu, sơ bộ chọn kích thớc tiết diện

1.Chọn loại vật liệu: Chọn vật liệu dùng cho kết cấu khung.

- Bê tông thơng phẩm Mác 300 có: Rn = 130 kG/cm2

- Cốt thép chịu lực chính loại AII có: Ra = 2700 kG/cm2

Cốt thép đai loại AI có: Rad = 1700 kG/cm2

Trong đó: N : Tổng lực dọc chân cột.

k : Hệ số phụ thuộc vào mômen k = 1,2  1,5

Rn : Cờng độ chịu nén của bê tông

Lực dọc N tính sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích chịutải Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà trung c nên lấy sơ bộ tải trọng:Tĩnh tải: Sàn dày 20cm là: 0.2x2500 = 500Kg/m2, hoạt tải và dầm khoảng300Kg/m2, tổng cộng tải trọng lấy sơ bộ: 500 + 300 = 800 kG/m2 sàn

Công trình với lới cột không đều do đó ta chọn diện tích cột giữa và cộtbiên khác nhau

Tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải bỏqua sự liên tục của dầm sàn là :

Cột giữa : N = 15.7,8.(8,1 + 3)/2.800 = 519480 (kG) = 519,48 (T) Cột biên : N = 15.7,8.8,1/2.800 = 379080 (kG) = 397,080 (T)

Diện tích cần thiết của cột giữa : F = 1 , 2 4795 , 2

Để việc thi công đợc thuận lợi không đổi tiết diện cột

Chọn kích thớc dầm: Chiều cao tiết diện dầm đợc chọn sơ bộ thoảmãn điều kiện

h = 810

12

1 8

1 12

1 8

 (cm) Chọn hb = 20 cm

 Chọn kích thớc lõi cầu thang máy:

Chiều dày lõi cầu thang máy lấy bằng 30 cm

Chơng 2 - xác định tải trọng

I Tĩnh tải:

1-Tĩnh tải sàn

a - Cấu tạo bản sàn: Xem bản vẽ Kiến trúc

b - Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 1)

2 - Tĩnh tải sàn vệ sinh:

a - Cấu tạo bản sàn vệ sinh: Xem bản vẽ Kiến trúc

b - T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 2).

3-TÜnh t¶i m¸i:

a -CÊu t¹o b¶n sµn m¸i: Xem b¶n vÏ KiÕn tróc

b - T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 3)

4-TÜnh t¶i cÇu thang:

a - CÊu t¹o b¶n sµn cÇu thang: Xem b¶n vÏ KiÕn tróc

b - T¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n (xem b¶ng 4)

Tĩnh tải do trọng lợng tờng trên dầm đợc phân trực tiếp cho dầm Tĩnhtải do trọng lợng tờng trên sàn lấy cho ô sàn nhiều tờng nhất (nguy hiểmnhất – ô sàn nằm giữa trục 3,4 và H,F) đợc quy đổi thành Kg/m2 sàn nh sau:

8 , 7 8 , 4

3 , 3 8 , 7 ) 03 , 0 1800 3 , 1 11 , 0 2000 1 ,

1

(

m Kg x

x x





II - Hoạt tải.

Tải trọng hoạt tải ngời phân bố trên sàn các tầng đợc lấy theo bảng

mẫu của tiêu chuẩn TCVN:2737-95.

Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tơng ứng với các loại phòng

đợc cho trong bảng sau Các ô sàn phòng khách,WC, phòng ăn (150KG/

m2) lấy bằng phòng có giá trị lớn nhất là phòng ngủ : 200 (kG/m2)

Bảng xác định tải trọng hoạt tải phân bố.

ST

T Loại phòng

Tải trọngtiêu chuẩn(kG/m2)

Hệsố

Tải trọngtính toán(kG/m2)1

- Hành lang, cầu thang , sảnh

- Hoạt tải mái

- Mái tôn

- Vệ sinh, phòng ăn, phòng khách

2003007030150

1,31,21,31,31,3

2603609139195

Tính toán giảm tải.

Do hoạt tải chất lên khung không gian toàn sàn nên phải tính đến giảm tải

- Hoạt tải phòng lớn nhất ( Phòng ngủ): 260 Kg/m2

- Hoạt tải hành lang : 360 Kg/ m2

Trong mỗi tầng mỗi phòng có một diện tích khác nhau dẫn đến hệ số giảm tải khác nhau nên để an toàn ta lấy hệ số giảm tải theo phòng bé nhất:Bếp ăn (10 m2 > 9m2)

ở các phòng: A1 = 0,4 + 100,69 = 0,9692

Hoạt tải hành lang trong tiêu chuẩn không giảm tải

Vậy hoạt tải thành phần ở phòng là : 0,9692 x 260 =252 Kg/m2

Hoạt tải thành phần ở hành lang ( để tính dầm, bản): 360 Kg/m2

Hoạt tải mái đã giảm tải là: 0,9692 x 91 = 88 Kg/m2

III - Tải trọng gió.

1 Xác định thành phần gió tĩnh:

Tải trọng gió đợc xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 - 95

Công trình đợc xây dựng ở Hà Nội thuộc khu vực II-B, dạng địa hình B cógiá trị áp lực gió W0 = 95 KG/m2

Để xác định tải trọng gió tĩnh ta coi tải trọng gió là phân bố đều trên mỗi

đoạn chiều cao công trình ở đây ta lấy mỗi đoạn có chiều cao là 1 tầng.Giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh ở độ cao z của công trình đợcxác định theo công thức:

Wt = n.W0.k.c (1) (kG/m2)

Trong đó: W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 95 (kG/m2)

K : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

ở đây ta lấy giá trị trung bình, nội suy

C : Hệ số khí động phụ thuộc vào hình dạng công trình

 Phía gió đẩy (đón gió): c = 0,8

 Phía gió hút (khuất gió): c = - 0,6

định trọng lợng bản thân công trình gồm trọng lợng của cột dầm sàn, tờng,lớp trát, gạch lát

Trọng lợng của cột, dầm, sàn đợc khai báo trong SAP theo hệ số kể đếntrọng lợng bản thân là 1, trọng lợng tờng trên dầm đợc quy về phân bố đềutrên m dài dầm

*) Tính toán tải trọng tờng trên dầm, lớp trát tờng:

Tờng ngăn giữa các đơn nguyên, tờng bao chu vi nhà dày 220 ; Tờngngăn trong các phòng, tờng nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên dày

Chiều cao tờng đợc xác định : ht= H-hd,s

Trong đó: ht -chiều cao tờng

H-chiều cao tầng nhà

hd,s- chiều cao dầm, hoặc sàn trên tờng tơng ứng

Và mỗi bức tờng cộng thêm chiều dầy vữa trát (2 bên) : có  =1800 KG/m3.Ngoài ra khi tính trọng lợng tờng – một cách gần đúng ta phải trừ đi phầntrọng lợng do cửa đi, cửa sổ chiếm chỗ (lấy gần đúng 1/3 khối lợng tổng)

B¶ng tÝnh träng lîng têng 220, líp tr¸t

qtc qtt(Kg/

m)

(Kg/m)G¹ch V÷a

5148011384816679

Dựng hệ trục toạ độ OXY, trong đó:

 O: Gốc toạ độ là giao điểm của 2 trục 4 và D

 Y: Trục theo phơng ngang công trình

Mode 4: f4 = 2.188 s-1; ( T = 0,457 s, dao dộng theo phơng X )Với công trình bê tông cốt thép có  = 0,3 do đó tần số giới hạn fL = 1,3 (Hz).

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phầnkhối lợng thứ i ứng với dạng dao động cơ bản 1 đợc xác định:

Wpj1 = Mj.1.1.xj1 (1)

Trong đó: Mj : Khối lợng tập trung của phần công trình thứ i (là khối lợng

1 tầng, các tầng có chiều cao bằng nhau, tiết diện cột thay đổi không đáng

kể nên lấy trung bình bằng khối lợng toàn công trình chia cho số tầng)

.

f

W



 : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió  = 1,2

W0 : Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió : wo = 95 kG/m2)

f1 : Tần số dao động riêng thứ 1 của dạng dao động đầu tiên Thay vào ta có: 1 = 0 , 0174

653 , 0 940

95 2 , 1



Với 1 = 0,0174 tra đồ thị ta xác định đợc 1 = 1,73.

+ 1 : Hệ số phụ thuộc vào độ biến dạng của công trình trong dạngdao động 1 đợc xác định bằng cách chia công trình ra nhiều phần, trongphạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi (theo các tầng)

2 1

11 1 1

j

Fj j

M y

W y

- WFj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tácdụng lên phần thứ j của công trình khi chỉ kể đến xung vận tốcgió

W Fj W j 1.S1. 

xj1 : Dịch chuyển tơng đối của trọng tâm phần công trình thứ jứng với dạng dao động riêng thứ 1

 : Hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng giókhi xét tơng quan xung vận tốc gió theo chiều cao và bềrộng đón gió, phụ thuộc  và .

đổi

Thay các giá trị vào (1) ta tính đợc các giá trị cho ở bảng sau:

Bảng giá trị thành phần gió động theo phơng X

2 1

11 1 1

j

j j

j

Fj j

M x

W x

=

95 , 22

52 , 92

III Tính toán nội lực:

Sơ đồ để tính toán nội lực là sơ đồ khung phẳng ngàm tại móng Côngtrình chịu tác dụng của các loại tải trọng : tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió

Ta chia ra thành các trờng hợp tải trọng sau:

- Trờng hợp tĩnh tải

- Trờng hợp hoạt tải ta không chất lệch tần lệch nhịp, hoạt tải đợc chấtlên tất cả các ô sàn khi đã đợc nhân với hệ số giảm tải.

- Bốn trờng hợp tải trọng gió :

+ Gió X: Bao gồm Wt + Wđx và Wđy (Có gió –X)

+ Gió Y: Bao gồm Wt + WđY và Wđx ( Có gió –Y)

Không tính gió xiên vì công trình có chiều dài lớn nên gió xiên nhỏ Trong đó: Trục X : theo phơng dọc nhà

Trục Y : theo phơng ngang nhà

Sử dụng các chơng trình tính nội lực với sự trợ giúp của máy tính để xác

định nội lực trong khung, ở đây ta sử dụng chơng trình SAP 2000

Kết quả nội lực xem phần phụ lục I, II.

IV Kiểm tra sự đúng đắn của kết quả tính toán:

Để kiểm tra độ chính xác của kết quả tính toán sau khi chạy máy tadùng các phơng pháp sau:

- Dựa vào điều kiện cân bằng lực:

 Tổng đại số lực dọc trục của cột và vách tại tầng trệt phải bằng toàn

V Tổ hợp nội lực:

Sau khi kiểm tra kết quả tính toán ta tiến hành tổ hợp nội lực nhằm tìm

ra nội lực nguy hiểm nhất để thiết kế cấu kiện

Nội lực đợc tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản:

- Tổ hợp cơ bản 1: Gồm tĩnh tải cộng với một trờng hợp hoạt tải, trong

đó hệ số tổ hợp lấy bằng một

- Tổ hợp cơ bản 2: Gồm tĩnh tải cộng với hai trờng hợp hoạt tải trở lên,trong đó hoạt tải đợc nhân với hệ số 0,9

 Tổ hợp nội lực dầm: Cần xét các cặp nội lực sau:

MMAX MMIN QMAX

QTƯ QTƯ MTƯ

 Tổ hợp nội lực cột : Cần xét các cặp nội lực sau:

MMAX MMIN NMAX NTƯ NTƯ MTƯ

Đối với những cột trên cùng, do tải trọng gió lớn ta cần xét thêm cặp nội

1 Trờng hợp hoạt tả sử dụng

4 Trờng hợp hoạt tải gió

Trờng hợp gió theo phơng X

Trờng hợp gió theo phơng -X

Trờng hợp gió theo phơng Y

Trờng hợp gió theo phơng -Y

Trong 4 trờng hợp gió khi tổ hợp chỉ cộng 1 trờng hợp

Nội lực cột và dầm đợc tổ hợp và lập thành bảng

Một số bảng tổ hộp nội lực cho các dầm và cột điển hình

Xem chi tiết bảng tổ hợp nội lực phần phục lục III, IV

Chơng 3 - thiết kế cấu kiện

 Chọn vật liệu:

- Bê tông Mác 300 có: Rn = 130 kG/cm2 , Rk = 10 kG/cm2

- Thép chịu lực chính loại AII có: Ra = Ra = 2700 kG/cm2

Thép đai loại AI có: Rađ = 1700 kG/cm2

 Đợc sự cho phép của thầy giáo hớng dẫn, em tính toán thiết kế các loạicấu kiện sau:

- Thiết kế sàn tầng 5, tính thép và bản vẽ bố trí thép

- Tính thép cầu thang bộ trục 2 – 3

- Tính thép cho khung trục 3

- Tính thép cho móng dới khung trục 3

I Tính thép sàn tầng 5

Mặt bằng kết cấu xem bản vẽ Mặt bằng kết cấu tầng điển hình: KC-01

Ta chỉ tính cho các ô sàn điển hình nguy hiểm nhất

1 Tính toán cốt thép ô sàn 2:

L2 = 8100 và L1 = 7800



04 , 1 7800

Với P = (p+q+G1).L1.L2 trong đó

p: Tĩnh tải tác dụng lên ô sàn;

q: Hoạt tải tác dụng lên ô sàn;

G1: Tĩnh tải do tờng quy về Kg/m2 sànm1, m2, k1, k2: Các hệ số tra bảng

Ô sàn 2 thuộc phòng ngủ và vệ sinh hoạt tải lấy theo phòng ngủ cho an toàn:

q = 200 Kg/m2

Tĩnh tải: p = 750,5 Kg/m2  p + q +G1 = 750,5 + 200 + 214 = 1165 Kg/m2

 P = 1165 x 7,8 x 8,1 = 73605 Kg.m

Tra bảng ta đợc các hệ số:

m1 = 0,0231m2 = 0,0184k1 = 0,0560k2 = 0,0385

Từ đó ta tính đợc mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là:

% 24 , 0 0024 , 0 5 , 18 100

46 , 4

46 , 4 5 , 18 98 , 0 2100 170027

98 , 0 038 , 0 2 1 1 5 , 0

3 , 0 038

, 0 5 , 18 100 130 170027

min 0

2 1

2 2

0 1

γ γ

bh F

cm h

R

M F

A bh

R

M A

a

o a a

d n

Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn 10, a = 170

 

 

% 1 , 0

% 26 , 0 0026 , 0 5 , 18 100

83 , 4

83 , 4 5 , 18 98 , 0 2100 184013

98 , 0 04 , 0 2 1 1 5 , 0

3 , 0 04

, 0 5 , 18 100 130 184013

min 0

2 1

2 2

γ γ

bh F

cm h

R

M F

A bh

R

M A

a

o a a

d n

p: TÜnh t¶i t¸c dông lªn « sµn;

q: Ho¹t t¶i t¸c dông lªn « sµn;

G1: TÜnh t¶i do têng quy vÒ Kg/m2 sµnm1, m2, k1, k2: C¸c hÖ sè tra b¶ng

¤ sµn 12 thuéc phßng kh¸ch, phßng ngñ, WC ho¹t t¶i lÊy theo phßng ngñ cho an toµn:

q = 200 Kg/m2TÜnh t¶i: p = 750,5 Kg/m2  p + q +G1 = 750,5 + 200 + 214 = 1165 Kg/m2

 P = 1165 x 7,8 x 7,8 = 70878 Kg.m

Tra bảng ta đợc các hệ số:

m1 = 0,0258m2 = 0,0258k1 = 0,0263k2 = 0,0263

Từ đó ta tính đợc mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là:

% 25 , 0 0025 , 0 5 , 18 100

79 , 4

79 , 4 5 , 18 978 , 0 2100 182365

978 , 0 04 , 0 2 1 1 5 , 0

3 , 0 04

, 0 5 , 18 100 130 182365

min 0

2 1

2 2

0 1

γ γ

bh F

cm h

R

M F

A bh

R

M A

a

o a a

d n

Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn 10, a = 160

 

 

% 1 , 0

% 26 , 0 0026 , 0 5 , 18 100

91 , 4

91 , 4 5 , 18 977 , 0 2100 186409

977 , 0 04 , 0 2 1 1 5 , 0

3 , 0 04

, 0 5 , 18 100 130 186409

min 0

2 1

2 2

γ γ

bh F

cm h

R

M F

A bh

R

M A

a

o a a

d n

Từ đó ta tính đợc mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là:

16

3 1051 16







Trên gối:

m Kg L

Để thuận tiện thi công tránh nhầm lẫn ta chọn thép sàn nh sau:

Thép chịu mô men âm thống nhất lấy: 10, a = 150

Thép chịu mô men dơng thống nhất lấy: 8, a = 160

+ d > 0.25d1 (d1 : đờng kính lớn nhất của cốt dọc)

+ Khoảng cách giữa các cốt đai 15d2 (d2: đờng kính bé nhất của cốtdọc)

- Chiều dày lớp bảo vệ a = 5 cm.

Do công trình là cao tầng , tải trọng ngang luôn thay đổi chiều , nhất là thành phần gió động và tảỉ trọng động đất nên khi tính bố trí thép phải bố trí thép đều theo chu vi

Các phần tử cột, dầm đợc đánh số trong chơng trình SAP 2000 nh sau:

5083 5157

5120

5174 5248

5393

5447 5521

5484

5538 5612

5575

5629 5703

5666

5720 5794

5757

5811 5885

5848

5902 5976

5939

5993 6067

6030

6084 6158

6121

6175

38 87 208 5031 5122 5213 5304 5395 5486 5577 5668 5759 5850 5941 6032 6123

37 86 207 5030 5121 5212 5303 5394 5485 5576 5667 5758 5849 5940 6031 6122

148 149 251 5073 5164 5255 5346 5437 5528 5619 5710 5801 5892 5983 6074 6165

165 166 259 5081 5172 5263 5354 5445 5536 5627 5718 5809 5900 5991 6082 6173

Từ bảng tổ hợp nội lực, với mỗi cột ta lấy ra 10 cặp nội lực để tính toán cốtthép bằng bảng tính excel, đây là chơng trình tự động Mỗi cột đợc lấy 2 tiếtdiện ở 2 đầu cột, mỗi tiết diện có 5 cặp nội lực nguy hiểm nhất (có dấu, saukhi tính thép mới bỏ dấu) ứng với:

Sau khi tính toán với 5 cặp nội lực cho 1 tiết diện ta lấy giá trị thép lớn nhất

để chọn thép cho tiết diện đó

Mỗi cột đợc tính cho 2 tiết diện ở 2 đầu cột, lấy giá trị lớn hơn trong 2 giá trị

ở 2 tiết diện để chọn thép chung cho toàn cột

*) Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên tiết diện chữ nhật:

(Theo tiêu chuẩn TCVN 356 – 2005)

+ Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phơng pháp gần đúng:

2 5

Cốt thép đợc đặt theo chu vi phân bố đều

Tiết diện chịu nén N, mômen uốn theo 2 phơng Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên:

eax = max(h/25; 0,02 với h > 0,25m)

eay = max(b/25; 0,02 với b > 0,25m)

+ Xét uốn dọc theo 2 phơng, tính các hệ số x và y:

+ Chiều dài tính toán: l0x = l0y đợc xác định dựa vào sơ đồ tính cột: 2 đầu ngàm, đầu ngàm đầu khớp tra bảng phụ lục

+ Tính độ mảnh theo 2 phơng: x và y

x = 0 0 12

x

x x

1 12

X y

X y x

C C

C

C C A

I

i    : bán kính quán tínhtheo phơng X

y = 0 12

y

oy y

1 12

X y

y x y

C C

C

C C A

I

i    : bán kính quán tínhtheo phơng Y

 = max(x, y)

- Nếu x , y < 28 lấy x , y = 1

- Nếu x , y > 28 cần tính x và y

Tính x và y:

- Tính mômen quán tính Ix , Iy

12

.CI

3 y x

3 x x

y

C



2 0

.5,2

l

I E

x

C

M C

ea = eay + 0,2eax+ Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a, tính ho = h a và Z = h 2a chuẩn bị – 0,5)h – 0,5)h

các số liệu Rb , Rs , Rsc , R (chú ý đơn vị)

+ Tiến hành tính toán theo trờng hợp đặt cốt thép đối xứng: R b

N X

- Với kết cấu siêu tĩnh: eo = max(e1 , ea)

Dựa vào độ lệch tâm eo và giá trị X1 để phân biệt các trờng hợp tính toán:

) 2 )(

5 , 0 (

) 1 (  

b e e

st

R R

bh R N A

Diện tích toàn bộ cốt thép:

Z kR

x h bx R Ne A

sc

o b st

) 2 / ( 

h x e N A

s

o st

) 5

, 0 (  1

1 Tính thép cột có label 132:

Tiết diện I I– I

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn đợc 5 cặp nội lực nguy hiểm nhất:

Label diệnTiết Cặp nội

lực

NLmaxmin

Ta có: Cờng độ bê tông mác 300 (tra bảng phụ lục IIA trang 176 sách

Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép , tác giả GS Nguyễn Đình

e ”, tác giả GS Nguyễn Đình

Cống, nhà xuất bản Xây Dựng 2006) đợc Rs = 13 Mpa

Cờng độ của thép nhóm AII: Rs = Rsc = 280 Mpa

Từ cờng độ tính toán của bê tông và cốt thép, tra bảng đợc R =0,61

1 , 2

1 12

X y

X y x

C C

C

C C A

I

y = 12 9 , 09

8 0

1 , 2

1 12

X y

y x y

C C

C

C C A

I

 = max(x, y) = 9,09

Vì  = 9,09 < 28 lấy hệ số ảnh hởng của uốn dọc  = 1

Vậy Mx1 = Mx = 4,9 Tm; My1 = My = 12,75 Tm

x

C

M C

eax = max(h/25 = 0,032; 0,02 với h > 0,25m) = 0,032m

eay = max(b/25 = 0,032; 0,02 với b > 0,25m) = 0,032m

Độ lệch tâm: ea = eax + 0,2eay = 0,032 + 0,2.0,032 = 0,0384 m

8 , 0 100 13

77 , 1132

m b

8 , 0 = 10 Tm.

N

77 , 1132

0384 , 0

051 , 0 5 , 0 (

1 )

2 )(

5 , 0 (

, 0

051 , 0 ).

1 1 ( 1 3 , 0

) 1

, 0 100

13 100 280

8 , 0 8 , 0 100 13 1

77 , 1132 09 , 1

cm m

R R

bh R

N

b s

b e

1.2) Tơng tự tính toán cho tiết diện II II:– I

Ta đợc kết quả sau:

Cặp 1: Fa = 111,01 cm2Cặp 2: Fa = 153,54 cm2Cặp 3: Fa = 153,54 cm2Cặp 4: Fa = 65,86 cm2Cặp 4: Fa = 13,59 cm2Vậy diện tích thép lớn nhất cho tiết diện II – II là: Fa = 153,54 cm2

So sánh diện tích thép lớn nhất của 2 tiết diện I – I và II – II ta đợc diện tích

thép lớn nhất cho toàn cột label 132 là: Fa = 155,3 cm2

*) Kết quả tính toán cho tất cả các cột đợc thể hiện trong bảng excel phụ lục VI

Tổng hợp kết quả tính toán diện tích cốt thép của cột đợc tóm tắt trên sơ

đồ khung nh sau:

diÖn tÝch thÐp cét khung trôc 3 (cm2)

2.1) Chọn thép dọc chịu lực:

+ Tiết diện 2 cột biên là: 80 x 80cm, 2 cột giữa là: 100 x 100cm

+ 6 tầng dới cùng (từ tầng hầm đến tầng 5) chọn 24 30 có Fa = 169,65cm2Hàm lợng cốt thép:

+ Cho cột biên:

 = 100 % 2 , 65 %

80 80

65 , 169

65 , 169

81 , 117

81 , 117

Cốt đai đặt theo cấu tạo (theo TCXD 198):

+ Đờng kính thép đai lớn hơn 1/4 đờng kính cốt dọc = 7,5 mm và phải

 8 mm Vậy ta chọn thép đai 8

+ l1 = max(chiều cao tiết diện cột = 1m, 1/6 chiều cao thông thuỷ = 43

cm, 45cm) = 1 m Trong đoạn cột l1 tính từ mép trên của dầm lên, vàtính từ mép dới của dầm xuống phải bố chí cốt đai 8a100

+ Với đoạn giữa cột ta đặt 8a200

bố trí nh sau :

-về khoảng cách :

Với vùng cần đặt đai dày chọn u = 100 (mm)

Và vùng còn lại chọn u = 200 (mm) thoả mãn khoảng cách giữa cáccốt đai không vợt quá 15 lần đờng kính bé nhất

- Ngoài ra để giữ ổn định ta bố trí cốt dọc cấu tạo nằm ở góc đai

- Chi tiết thép cột xem bản vẽ KC - 04

* Label khung trôc 3: