đồ án tốt nghiệp thiết kế xây dựng chung cư hòa bình (kèm bản vẽ và file doc)

Song song đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong

Trang 1

GVHD KC: TS TRƯƠNG QUANG THÀNH SVTH: TIÊU NHẬT MINH

GVHD TC: TRẦN KIẾN TƯỜNG Trang 1 LỚP: XD07A2VL – MSSV: X075048

MỤC LỤC

PHẦN I : KIẾN TRÚC

SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 10

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 17

Trang 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 20

TRỌNG TẠM THỜI DÀI HẠN 39

ĐỘ CONG DO TÁC DỤNG DÀI HẠN CỦA TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN VÀ TẢI

2.7.3

ĐỘ CONG TOÀN PHẦN 40

Trang 3

CẤU TẠO HÌNH HỌC CỦA CẦU THANG BỘ 42

Trang 4

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BỀ RỘNG KHE NỨT Ở THÀNH VÀ ĐÁY HỒ NƯỚC 79

ĐỘ CONG DO TÁC DỤNG DÀI HẠN CỦA TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN VÀ TẢI

4.9.3

ĐỘ CONG TOÀN PHẦN 84

Trang 5

THIẾT KẾ MÓNG 128 CHƯƠNG 6:

GIỚI THIỆU CHUNG 128

Trang 6

Theo cường độ vật liệu 168

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 198

Trang 7

Trang 8

Tính toán và kiểm tra 231

Trang 9

PHẦN I

Trang 10

TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

1.1.

Mục đích xây dựng công trình

1.1.1.

Trong những năm gần đây, dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà

ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất

ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng Để

giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy

hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp

ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một

bộ mặt mới cho Thành phố

Song song đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc

phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công

nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của

nước ngoài…

Nhằm mục đích giải quyết các yêu cầu và mục đích trên, chung cư Hòa Bình được thiết

kế và xây dựng là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp được

thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao để phục vụ cho một cộng đồng dân cư sống

trong đó

Vị trí xây dựng

1.1.2.

Công trình được xây dựng tại Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh là khu vực năng động và

nhiều tiềm năng nhất thành phố ta hiện nay

Địa chất thủy văn và địa chất công trình

1.1.3.

Địa chất thủy văn

1.1.3.1

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

a) Mùa mưa : từ tháng 5 đến tháng 11 có

 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%

Trang 11

 Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%

 Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm

b) Mùa khô :

 Nhiệt độ trung bình : 27oC

 Nhiệt độ cao nhất : 40oC

c) Gió :

Thịnh hành trong mùa khô :

 Gió Đông Nam : chiếm 30% - 40%

 Gió Đông : chiếm 20% - 30%

Thịnh hành trong mùa mưa :

 Gió Tây Nam : chiếm 66%

Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình: 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

Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão

Địa chất công trình

1.1.3.2

Công trình được xây dựng tại Quận 2 – khu vực có điều kiện địa chất khá yếu Vì thế

thiết kế nền móng cho công trình là móng sâu

GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.2.

Quy mô công trình

1.2.1.

Công trình Chung cư Hòa Bình thuộc công trình cấp II

Công trình gồm 11 tầng: 1 tầng trệt, 9 tầng lầu và 1 tầng mái

Công trình có diện tích tổng mặt bằng (27 x 30) m2

Chiều cao toàn công trình so với mặt đất tự nhiên là +42.9 m; tầng trệt cao 4.9m, tầng

mái cao 3.2m, các tầng còn lại cao 3.8m

Chức năng của các tầng :

 Tầng trệt gồm:

Hội trường: 45.88 m2

Nhà trẻ: 45.88 m2

Văn phòng cho thuê: 67.2 m2

Phòng internet: 47.4 m2

Phòng lễ tân: 47.4 m2

Phòng dịch vụ + quản lý + báo chí + bách hóa: 58.8 m2…

 Tầng 2 đến tầng 10: gồm một sảnh lớn và 8 căn hộ

Trang 12

Căn hộ loại A : diện tích 85.4 (m2) gồm 2 phòng ngủ, 1 phòng khách, 1 phòng ăn và

nhà bếp, 2 nhà vệ sinh

Căn hộ loại B : diện tích 66 (m2) gồm 2 phòng ngủ 1 phòng khách, 1 phòng ăn và nhà

bếp, 2 nhà vệ sinh

Cao độ hoàn thiện:

 Cao độ chuẩn  0.00m được chọn là cao độ mặt sàn tầng trệt

 Cao độ mặt đất tự nhiên : -0.6 m

 Cao độ sàn mái: +39.1m ( cách sàn tầng trệt)

 Cao độ đỉnh công trình: +42.3m ( cách sàn tầng trệt)

Giải pháp giao thông nội bộ

1.2.2.

Về mặt giao thông đứng được tổ chức gồm 2 cầu thang bộ kết hợp với 2 thang máy dùng

để đi lại và thoát hiểm khi có sự cố

Về mặt giao thông ngang trong công trình (mỗi tầng) là các hành lang chạy xung quanh

Giải pháp về sự thông thoáng

1.2.3.

Tất cả các căn hộ đều nằm xung quanh giếng trời suốt từ tầng mái đến tầng trệt sẽ

phục vụ việc chiếu sáng và thông gió cho công trình

Ngoài ra tất cả các căn hộ đều có sân phơi để lấy ánh sáng tự nhiên, trên tầng mái tại

lỗ thông tầng, ta lắp đặt các tấm kính che nước mưa tạt vào công trình

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1.3.

Hệ thống điện

1.3.1.

Nguồn điện cung cấp cho chung cư chủ yếu là nguồn điện thành phố (mạng điện quận

2), có nguồn điện dự trữ khi có sự cố mất điện là máy phát điện đặt ở tầng trệt để bảo đảm

cung cấp điện 24/24h cho chung cư

Hệ thống cáp điện dược đi trong hộp gian kỹ thuật và có bảng điều khiển cung cấp điện

cho từng căn hộ

Hệ thống nước

1.3.2.

Nguồn nước cung cấp cho chung cư là nguồn nước thành phố, được đưa vào bể nước

ngầm của chung cư sau đó dùng máy bơm đưa nước lên hồ nước mái, rồi từ đây nước 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 sênô bằng BTCT, sau đó được thoát vào

ống nhựa thoát nước để thoát vào cống thoát nước của thành phố

Trang 13

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

1.3.3.

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 Nước cấp tạm thời được lấy từ hồ nước

mái

Hệ thống vệ sinh

1.3.4.

Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trước khi cho vào hệ

thống cống chính của thành phố Bố trí các khu vệ sinh của các tầng liên tiếp nhau theo

chiều đứng để tiện cho việc thông thoát chất thải

Chống sét

1.3.5.

Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphire 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

Hệ thống thoát rác

1.3.6.

Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gen rác, được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận đưa

rác ra ngoài Gen rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi

trường

HẠ TẦNG KỸ THUẬT

1.4.

Sân bãi, đường nội bộ được làm bằng BTCT, lát gạch xung quanh toàn ngôi nhà Trồng

cây xanh, vườn hoa tạo khung cảnh, môi trường cho chung cư

Trang 14

Hình 1.1: Mặt bằng tầng trệt

Hình 1.2: Mặt bằng tầng điển hình

Trang 15

Hình 1.3: Mặt đứng công trình trục 1-5

Trang 16

PHẦN II

Trang 17

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG

Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:

Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng và kết

cấu ống

Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và

kết cấu ống tổ hợp

Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu

có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả

năng thi công thực tế của từng công trình

Đối với công trình Chung cư Hòa Bình, giải pháp kết cấu chịu lực chính được chọn

lựa là hệ kết cấu khung vách chịu lực

Hệ kết cấu sàn

1.1.2.

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 hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng

để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình Ta xét các phương án sàn sau:

Hệ sàn sườn

1.1.2.1

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm:

Tính toán đơn giản

Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện

cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm:

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều

cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và

không tiết kiệm chi phí vật liệu

Không tiết kiệm không gian sử dụng

Hệ sàn ô cờ

1.1.2.2

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô

bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m

Trang 18

Ưu điểm:

Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có

kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn

như hội trường, câu lạc bộ

Không tiết kiệm, thi công phức tạp

Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng

không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng

Sàn không dầm (không có mũ cột)

1.1.2.3

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

Ưu điểm:

Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

Tiết kiệm được không gian sử dụng

Dễ phân chia không gian

Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…

Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa

Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải

mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn

giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao,

công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với

phương án sàn dầm

Trong phương án này 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 phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do

vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó

dẫn đến tăng khối lượng sàn

Sàn không dầm ứng lực trước

1.1.2.4

Ưu điểm:

Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn không

dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm:

Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác

dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng

Trang 19

Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu

đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất

hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như sau:

Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do

đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì

điều này sẽ là yêu cầu tất yếu

Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được

Chọn lựa giải pháp kết cấu sàn

1.1.2.5

Qua phân tích ưu nhược điểm của một số phương án sàn phổ biến hiện nay, đồ án

chọn phương án sàn là sàn sườn để thiết kế

Kết cấu móng

1.1.3.

Đồ án chọn lựa hai giải pháp móng gồm móng cọc khoan nhồi và móng cọc ép để

thiết kế, sau đó sẽ so sánh hai phương án sàn và lựa chọn phương án tối ưu

LỰA CHỌN VẬT LIỆU

1.2.

Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính

năng chịu lực thấp

Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại

(động đất, gió bão)

Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại

không bị tách rời các bộ phận công trình

Vật liệu có giá thành hợp lý

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều

kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng

ngang do lực quán tính

Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu bêtông cốt thép hoặc thép là loại vật liệu

đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng

CÁC TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM DÙNG TRONG TÍNH

1.3.

TOÁN

Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông và bêtông cốt thép TCXDVN 356:2005

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

Trang 20

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

Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45:1978

Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205:1998

Tiêu chuẩn thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 198:1997

LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU

Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có

những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình Khuynh

hướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻ được thay thế bằng khuynh

hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa

Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm

việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian Việc

tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng những công nghệ mới để có thể sử dụng mô hình

không gian nhằm tăng mức độ chính xác và phản ánh sự làm việc của công trình sát với thực

tế hơn

Các giả thuyết dùng trong tính toán nhà cao tầng

1.5.2.

Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kết ngàm với

các phần tử cột, vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặt phẳng sàn)

lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong) Bỏ qua sự ảnh hưởng độ

cứng uốn của sàn tầng này đến các sàn tầng kế bên

Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang như nhau

Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặt đài

móng

Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào công trình dưới

dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) vì có sàn nên các lực này

truyền sang sàn và từ đó truyền sang vách

Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

Trang 21

Phương pháp tính toán xác định nội lực

1.5.3.

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện

theo ba mô hình 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

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

ETABS, SAP, STAAD

Mô hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối): 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 xem là

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 các phương pháp kể trên, phương pháp phần tử hữu hạn hiện được sử dụng phổ

biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hỗ 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 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 cũng 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 về các 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

Trang 22

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 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

Lựa chọn công cụ tính toán

1.5.4.

Phần mềm ETABS V9.7.1

1.5.4.1

Dùng để giải nội lực và phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giá trị

dao động, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất

Do ETABS là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc

nhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

Phần mềm SAP2000 V12

1.5.4.2

Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá

trong quá trình tính toán

Một số lưu ý

1.5.4.3

Khi sử dụng các phần mềm SAP, ETABS… cần chú ý đến quan niệm từng cấu kiện của

phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực khi đưa vào mô hình

Quan niệm khối (solid): khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thước lớn

hơn nhiều so với các phần tử khác

Quan niệm bản, vách (shell): khi kích thước 2 phương lớn hơn rất nhiều so với phương

Trang 23

Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tử hữu hạn

truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau Nếu ta chia các cấu kiện ra

nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột

ngột và làm việc sai với chức năng của chúng trong quan niệm tính, từ đó dẫn đến các kết

quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi

Nội dung tính toán

1.5.5.

Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực

Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1)

Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng thái giới hạn

thứ hai (TTGH 2)

Khác với nhà thấp tầng, trong thiết kế nhà cao tầng thì tính chất ổn định tổng thể công

trình đóng vai trò hết sức quan trọng và cần phải được tính toán kiểm tra

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1.6.

Vật liệu sử dụng

1.6.1.

Vật liệu sử dụng cho các cấu kiện:

 Bêtông B25 có Rb = 14.5 MPa, Rbt = 1.05 MPa, Eb = 30x103 MPa

 Cốt thép đường kính  10 sử dụng AI có Rs = Rsc = 225 MPa

 Cốt thép đường kính  10 sử dụng AII có Rs = Rsc = 280 MPa

Tải trọng

1.6.2.

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

 Tải trọng thẳng đứng (thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

 Tải trọng gió (gió tĩnh và gió động nếu có)

 Tải trọng động đất (cho các công trình xây dựng trong vùng có động đất)

Ngoài ra khi có yêu cầu kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải được tính toán kiểm tra với

các trường hợp tải trọng sau:

 Do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ

 Do ảnh hưởng của từ biến

 Do sinh ra trong quá trình thi công

 Do áp lực của nước ngầm và đất

Khả năng chịu lực của kết cấu cần được kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng, được quy

định theo các tiêu chuẩn hiện hành

Trang 24

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU

CHƯƠNG 2:

SÀN TẦNG 5

MẶT BẰNG SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

2.1.

Hình 2.1: Mặt bằng sàn tầng điển hình (trích ¼ mặt bằng)

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHIỀU DÀY BẢN SÀN, KÍCH

2.2.

THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM CHÍNH VÀ DẦM PHỤ

Chiều dày bản sàn

Trang 25

Ta có kết quả tính toán như bảng dưới:

Bảng 2.1 Kích thước và chiều dày sơ bộ các ô bản tính toán

Ô sàn l1 (m) l2 (m) hs(cm) S1 4.25 7.5 8.510.625 S2 4.25 7.5 8.510.625 S3 4.25 7.5 8.510.625 S4 4.25 7.5 8.510.625 S5 2.75 7.5 5.56.875

S7 3.025 5.0 6.057.5625 S8 3.8 4.475 7.69.5 Vậy lấy chiều dày toàn bộ các sàn tầng hs=10 cm để tính toán

Kích thước tiết diện dầm

Vậy hệ dầm có kích thước tiết diện được chọn như sau:

Bảng 2.2 Kích thước tiết diện dầm sơ bộ

Trang 26

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

2.3.

 Các số liệu về tải trọng lấy theo TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động – tiêu

chuẩn thiết kế [1]

 Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ Sổ tay thực hành kết cấu

công trình” ( TS Vũ Mạnh Hùng ) [2]

Tải trọng tác động lên sàn tầng điển hình bao gồm tĩnh tải và hoạt tải:

Tĩnh tải

2.3.1.

Tĩnh tải tác động lên sàn tầng điển hình gồm có: trọng lượng bản thân sàn, trọng lượng

bản thân của kết cấu bao che Trọng lượng bản thân sàn là tải trọng phân bố đều của các lớp

cấu tạo sàn, được tính theo công thức :

 h : chiều dày các lớp cấu tạo sàn i

 i : khối lượng riêng

 n : hệ số tin cậy tra bảng 1 trang 10 TCVN 2737 – 1995

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác

nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu

là sàn khu ở (P.khách, P ăn + bếp, P ngủ), sàn hành lang và sàn vệ sinh Các loại sàn này

có cấu tạo như sau:

Sàn khu ở – sàn hành lang Sàn nhà vệ sinh

Hình 2.2 Các lớp cấu tạo sàn

Trang 27

Bảng 2.3 Trọng lượng bản thân sàn khu ở, hành langCác lớp cấu tạo sàn hi( cm ) i(daN/

m3)

gtc (daN/m2

tt ( daN/m2) Lớp gạch ceramic 1 2000 20 1.1 22

Lớp vữa lót 2 1800 36 1.3 46.8

Lớp chống thấm 2 2200 44 1.2 52.8

Lớp sàn BTCT 10 2500 250 1.1 275

Lớp vữa trát trần 1.5 1800 27 1.3 35.1

Để đơn giản trong tính toán, nếu 1 ô sàn chứa 2 khu chức năng có tĩnh tải gbt khác nhau

thì phân bố lại cho đều trên toàn bộ diện tích ô sàn:    

với: g1, S1: tải phân bố trên diện tích 1

g2, S2: tải phân bố trên diện tích 2

Bảng 2.5 Trọng lượng bản thân của các ô sàn

Ô sàn Khu chức năng Diện tích (m2) gbttt (daN/m2 ) gstt (daN/m2 )

S1 khu vệ sinh khu ở 9.775 22.1 378.9 431.7 395.092

S8 khu ở, hành lang 17.005 378.9 378.9

Trang 28

Thông thường dưới các tường thường có kết cấu dầm đỡ nhưng để tăng tính linh hoạt

trong việc bố trí tường ngăn vì vậy một số tường này không có dầm đỡ bên dưới Do đó khi

xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn ta phải kể thêm trọng lượng tường ngăn, tải này được

quy về phân bố đều trên toàn bộ ô sàn Được xác định theo công thức :

Trong đó: Bt : bề rộng tường (m)

Ht : Chiều cao tường (m)

Lt : chiều dài tường (m)

t : trọng lượng riêng của tường xây (daN/m3)

S : diện tích ô sàn có tường(m2)

n : hệ số vượt tải

Bảng 2.6 Trọng lượng tường xây qui đổi trên các ô sàn

Ô SÀN Bt(m) Ht(m) lt(m) S(m2) (daN/mt 3) n (daN/mgttt 2)

Hệ số độ tin cậy n, đối với tải trọng phân bố đều xác định theo điều 4.3.3 trang 15

TCVN 2737 - 1995: khi ptc < 200 (daN/m2)  n = 1.3; khi ptc ≥ 200 (daN/m2)  n = 1.2

Trang 29

Bảng 2.7 Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn

Chức năng phòng ptc (daN/m2) n ptt (daN/m2) Hành lang, sảnh 300 1.2 360 P.Khách,P.Ăn,

P.Ngủ,P.Tắm, Bếp 150 1.3 195

Ban công, lôgia 200 1.2 240

Bảng 2.8 Hoạt tải tính toán các ô sàn

Ô sàn Diện tích (m2) ptc (daN/m2) n ptt (daN/m2)

Bảng 2.9 Tổng tải tác dụng lên các ô sàn

Ô sàn gtt Tĩnh tải Hoạt tải qs (daN/m2)

s (daN/m2) gtt

t (daN/m2) ptt (daN/m2) S1 395.092 299.5 195 889.592 S2 387.182 248.536 195 830.718 S3 398.2 369.734 195 962.934 S4 385.915 253.968 195 834.883 S5 378.9 44.077 195 617.977

S7 378.9 148.832 360 887.732 S8 378.9 325.852 360 1064.752

Trang 30

SƠ ĐỒ TÍNH Ô SÀN

2.4.

Quan điểm tính toán

2.4.1.

Bản sàn được tính toán như ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi (nhịp tính toán lấy theo

trục) , cụ thể :

Bản thuộc loại dầm : 2 

1

2

L

L (bản làm việc theo phương cạnh ngắn)

 Để tính toán , ta cắt theo phương cạnh ngắn một dải bản có bề rộng 1m , phân

tích liên kết 2 đầu bản để đưa ra sơ đồ kết cấu kiểu dầm tương ứng

Bản kê bốn cạnh : 2 

1

2

L

L (bản làm việc theo 2 phương)

Tuỳ theo điều kiện liên kết của 4 cạnh bản mà chọn sơ đồ bản tương ứng , nội suy các

giá trị dùng để tính toán Trong đó :

Liên kết được xem là tựa đơn khi :

Bản kê lên tường , bản lắp ghép Bản tựa lên dầm BTCT (đổ toàn khối) có d 3

b

h h

Liên kết được xem là ngàm khi:

Bản tựa lên dầm BTCT (đổ toàn khối) có d 3

b

h h

Sơ đồ tính

2.4.2.

Dựa vào mặt bằng bố trí hệ dầm, ta xác định được 2 loại ô bản:

+ Bản kê 4 cạnh 2 

1

2

L

L , gồm các ô sàn S1 , S2 , S3 , S4 , S6 , S7 , S8

+ Bản thuộc loại dầm 2 

1

2

L

L , có ô sàn S5

Xét các ô bản kê 4 cạnh : S1 + S2 + S3 + S4 + S6 + S7 + S8

h h

Chiều cao DN 1 : hd = 600 mm

=> 600 6 3 

100

d b

h h

Trang 31

h h

h

Vậy ô bản tính theo ô bản đơn ngàm 4 cạnh

Kết luận : các ô sàn S1 + S2 + S3 + S4 + S6 + S7 + S8 là bản chịu lực 2 phương (bản

kê) , ngàm 4 cạnh , tính ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi Sơ đồ tính số 9

Hình 2.3 Sơ đồ tính ô bản chịu lực 2 phương Cắt ô bản theo mỗi phương với bề rộng b = 1m , giải với tải phân bố đều tìm moment

nhịp và gối

Tra bảng các hệ số: m91, m92, k91, k92

Mômen ở nhịp theo phương cạnh ngắn l1

M k q l l (daN.m/m)

Mômen ở gối theo phương cạnh dài l 2

 92  s 1 2II

M k q l l (daN.m/m)

Trang 32

Các hệ số k91 , k92 , m91 , m92 : tra bảng sổ tay kết cấu công trình của PGS.PTS Vũ

Mạnh Hùng

Xét các ô bản loại dầm : S5 (2 đầu ngàm)

Hình 2.4 Sơ đồ tính ô bản chịu lực theo phương cạnh ngắn Mômen ở gối theo phương cạnh ngắn l1 : 12 ( / )

12

s I

Hình 2.5 Nội lực bản kê bốn cạnh

Tra bảng theo sơ đồ số 9 trang 34 Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công trình và nội suy ta

được giá trị Momen như bảng 2.10 :

Trang 33

Bảng 2.10 Giá trị các hệ số xác định nội lực của bản kê bốn cạnh

Tính theo từng ô riêng biệt chịu tổng tải q s theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dải bề rộng 1m

theo phương ngắn để tính nội lực theo sơ đồ dầm liên kết ở 2 đầu và tùy vào sơ đồ làm việc

mà có thể là đầu ngàm hoặc đầu khớp Xét trường hợp cụ thể:

 Ô bản dầm có sơ đồ tính là hai đầu ngàm (S5):

Nội lực Mnh và Mg của các ô bản được tính theo các công thức sau

Trang 34



24

s nh

q l

12

s g

q l M

Bảng 2.11 Giá trị các tỉ số l2/l1 của ô bản S5

Vật liệu sử dụng:

 Bêtông B25 có Rb = 14.5 MPa, Rbt = 1.05 MPa, Eb = 30x103 MPa

 Cốt thép đường kính  10 sử dụng AI có Rs = Rsc = 225 MPa

 Cốt thép đường kính  10 sử dụng AII có Rs = Rsc = 280 MPa

Tính bản như cấu kiện chịu uốn, tiết diện b h  100 10  (cmcm)

Giả thuyết a0 = 2cm, suy ra ho = 8cm

Dựa vào cấp độ bền bêtông và nhóm cốt thép, xác định R và R theo bảng tra:

R h

Tra bảng chọn Achọn và khoảng cách bố trí

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min   max

R R

Hàm lượng cốt thép hợp lý đối với sàn:0.3% 0.9%

Kết quả tính thép cho từng ô bản lần lượt được trình bày dưới đây :

Trang 35

Bảng 2.12 Kết quả tính toán thép cho từng ô bản

Ô

sàn Loại

M (daN.m)

h0(cm) m

Kiểm tra

m

(cm2)

Chọn thép

Aschọn (cm2)



(%)

Kiểm tra



S1 Bản kê

9

M1=556.91 8 0.06 thỏa 0.969 3.193 8a150 3.35 0.42 thỏa

M2=178.07 8 0.019 thỏa 0.990 0.999 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI=1215.33 8 0.131 thỏa 0.93 7.26 10a100 7.85 0.98 thỏa

MII =391.31 8 0.042 thỏa 0.98 2.218 8a200 2.5 0.3 thỏa

S2

Bản

kê

9

M1=520.05 8 0.056 thỏa 0.971 2.975 8a150 3.35 0.4 thỏa

M2 = 166.3 8 0.018 thỏa 0.991 0.932 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI =1134.9 8 0.122 thỏa 0.935 6.743 10a100 7.85 0.98 thỏa

MII =365.41 8 0.039 thỏa 0.98 2.07 8a200 2.5 0.3 thỏa

S3 Bản kê

9

M1 =602.82 8 0.065 thỏa 0.966 3.467 8a140 3.59 0.45 thỏa

M2 =192.76 8 0.021 thỏa 0.989 1.083 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI=1315.52 8 0.142 thỏa 0.923 7.92 10a100 7.85 0.98 thỏa

MII =423.57 8 0.046 thỏa 0.976 2.411 8a200 2.5 0.3 thỏa

S4

Bản

kê

9

M1=522.658 8 0.056 thỏa 0.971 2.99 8a140 3.59 0.45 thỏa

M2=167.123 8 0.018 thỏa 0.991 0.937 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI = 1140.6 8 0.123 thỏa 0.934 6.784 10a100 7.85 0.98 thỏa

MII=367.244 8 0.04 thỏa 0.98 2.082 8a200 2.5 0.3 thỏa

S5 dầm Bản Mnhịp=194.727 8 0.021 thỏa 0.989 1.09 6a200 1.41 0.18 thỏa

Mgối =389.454 8 0.042 thỏa 0.98 2.208 8a200 2.5 0.3 thỏa

S6 Bản kê

9

M1 = 254.355 8 0.027 thỏa 0.986 1.433 6a200 1.41 0.18 thỏa

M2 = 163.43 8 0.018 thỏa 0.991 0.916 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI = 581.21 8 0.063 thỏa 0.967 3.34 8a150 3.35 0.42 thỏa

MII = 372.32 8 0.04 thỏa 0.98 2.111 8a200 2.5 0.3 thỏa

S7 Bản kê

9

M1 = 271.063 8 0.03 thỏa 0.985 1.53 6a180 1.57 0.2 thỏa

M2 = 98.957 8 0.011 thỏa 0.995 0.553 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI = 598.2 8 0.064 thỏa 0.97 3.426 8a140 3.59 0.45 thỏa

MII = 219.235 8 0.024 thỏa 0.99 1.23 8a200 2.5 0.3 thỏa

S8

Bản

kê

9

M1 = 366.18 8 0.04 thỏa 0.98 2.08 8a140 3.59 0.45 thỏa

M2 = 263.48 8 0.028 thỏa 0.986 1.485 6a200 1.41 0.18 thỏa

MI = 841.8 8 0.091 thỏa 0.952 4.912 10a160 4.91 0.61 thỏa

MII = 607.57 8 0.065 thỏa 0.966 3.494 8a140 3.59 0.45 thỏa

Trang 36

KIỂM TRA ĐỘ VÕNG SÀN

2.7.

Các cấu kiện nói chung và sàn nói riêng nếu có độ võng quá lớn sẽ ảnh hưởng đến

việc sử dụng kết cấu một các bình thường: làm mất mỹ quan, làm bong lớp ốp trát, gây

tâm lý hoảng sợ cho người sử dụng Do đó cần phải giới hạn độ võng do tải trọng tiêu

chuẩn gây ra (tính toán theo trạng thới giới hạn thứ hai)

Ô sàn S1, S2, S3, S4 có nhịp lớn nhất 4.25x7.5m Trong đó ô S3 có tải trọng truyền

xuống tương đối lớn nên ta lấy để kiểm tra độ võng điển hình của ô sàn

Công thức tính độ võng sàn :     

 

2 max

r : độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng

tạm thời dài hạn

  

 3

1

r : độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm

thời dài hạn

  

 4

1

r : độ vồng do co ngót và từ biến của bê tông khi chịu ứng lực nén trước P ,

do ta không dùng ứng lực nén trước nên xem   

Cắt một dải có bề rộng là 1(m) theo phương cạnh ngắn để tính toán

Tiết diện được xem như dầm có tiết diện bxh = 100x10(cm)

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ô sàn S3 được tính như sau:

tc s

p c 150daN m/ 2

q c g c p c 634.41 150 784.41  daN m/ 2

Trang 37

Es,Eb: là mô đun đàn hồi của thép và bê tông

As: là diện tích của cốt thép chịu lực

: hệ số đàn hồi của bê tông, đặc trưng cho tính đàn hồi – dẻo của bê tông vùng nén, phụ thuộc độ ẩm môi trường và tính chất dài hạn hay ngắn hạn của tải

trọng

 = 0.15: tải trọng dài hạn

 = 0.45: tải trọng ngắn hạn

Z: cánh tay đòn của nội ngẫu lực tại tiết diện có khe nứt

1 5( )

11.5 510

f

s tot

e h

Số hạng thứ 2 của công thức lấy dấu phía trên đối với cấu kiện nén lệch tâm, dấu phía

dưới với cấu kiện kéo lệch tâm và uốn = 0 (Trang 165, sách Tính toán thực hành cấu kiện

3.59 0.47%

100 7.6

s

A bh



4 4

21 10 7

3 10

s b

E E

Với tiết diện chữ nhật: 100x10(cm)

Trang 38

ls: hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng và loại cốt thép

Tải trọng tác dụng ngắn hạn:

ls= 1.1: thép gân

ls= 1.0: thép trơn

Tải trọng tác dụng dài hạn:

ls= 0.8: các loại cốt thép

Wpl: mô men kháng đàn hồi dẻo của tiết diện quy đổi ngay trước khi nứt đối với tiết diện chịu kéo ngoài cùng

+Mrp= 0 : do lực nén trước bằng 0

+Do cấu kiện chịu uống không ứng lực trước nên :

b: hệ số xét đếnsự phân bố không đều biến dạng của thớ bê tông chịu nén ngoài

cùng trên chiều dài đọan có vết nứt Thường lấy b 0.9

0 0.21

2(0 0.212

f f

f

h h

Trang 39

trọng tạm thời dài hạn

Tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn là:

q g p daN m (giả sử hoạt tải tạm thời dài hạn có

giá trị là 30daN/m2)

Mômen do tải trọng:

trọng tạm thời dài hạn

Tải trọng dài hạn tác dụng: q c g c 714.41daN m/ 2

Mômen do tải trọng:

Trang 40

=> Vậy sàn S3 thỏa về điều kiện độ võng

KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG XUYÊN THỦNG CỦA

2.8.

SÀN

Kiểm tra khả năng chống xuyên thủng cho bản sàn bê tông dày 10 cm Ở đây ta

không kể đến sự tham gia của cốt thép trong việc chống xuyên thủng Chính vì vậy,

khả năng chống xuyên thủng thực tế của sàn BTCT sẽ cao hơn kết quả mà ta tính toán

sau đây

Xét lực xuyên thủng do tấm tường ngăn đặt trên sàn gây ra, cắt tường ra từng mét dài

để tính toán kiểm tra khả năng chống xuyên thủng của sàn

Xét tường 100: lực tác dụng của tấm tường cao 3.7m, dài 1m, rộng 0.1m

P = lt x hr x bt x t =1x 3.7 x 0.1 x1800 = 666daN

Định dạng
Số trang	246
Dung lượng	7,59 MB
File đính kèm	file doc kèm bản vẽ full.rar (23 MB)