THIẾT kế TRỤ sở TỔNG CTY xây DỰNG VIỆT NAM VINACONEX

Phân tích hệ chịu lực của nhà: - Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất.. - Hệ chịu lực công trìn

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KỸ SƯ NGÀNH XÂY DỰNG

THIẾT KẾ TRỤ SỞ TỔNG CÔNG TY XÂY DỰNG VIỆT NAM VINACONEX

(THUYẾT MINH)

SVTH : LÊ HỒNG KHANH MSSV : 20701028

GVHD : TS PHAN TRƯỜNG SƠN

TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2012

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Xây dựng & Điện trường Đại học Mở

TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức và dạy dỗ em trong suốt quá trình ngồi trên ghế nhà trường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS PHAN TRƯỜNG SƠN, người đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho em trong suốt quá trình làm đồ án, trong những thời điểm khó khăn do thời gian eo hẹp và kiến thức còn hạn chế chính Thầy là người đã động viên và định hướng cho em để em có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất

Em cũng xin cảm ơn những người bạn đã đồng hành cùng với em trong quá trình làm đồ

án, đã giúp đỡ và hỗ trợ cho em những chỗ còn không hiểu, vướng mắc

Lời cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn thiêng liêng đến bố mẹ và gia đình – chỗ dựa vật chất

và tinh thần vững chắc cho em trong suốt quãng thời gian học tập xa nhà, đã động viên em những lúc khó khăn nhất

Vì thời gian có hạn và vốn kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm và trình bày đồ

án chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong sự chỉ bảo của Thầy Cô và đóng góp ý kiến của các bạn để em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình một cách tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm……

Sinh viên thực hiện

LÊ HỒNG KHANH

LỜI MỞ ĐẦU

  

Có thể nói xây dựng là một trong những ngành phát triển sớm nhất trong lịch sử phát triển của nhân loại Sự phát triển của từng quốc gia có liên quan mật thiết đến ngành xây dựng, đi đến đâu ta cũng thấy bóng dáng của những công trình xây dựng, từ những ngôi nhà, con đường hay là những công trình mang ý nghĩa lớn lao và là niềm tự hào, biểu tượng của quốc gia đó

Ngày nay, cùng với xu thế hội nhập, nền kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển và đã thu hút nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, việc phát triển cơ sở hạ tầng, nhà máy, xí nghiệp, điện, đường, trạm…là một phần tất yếu nhằm mục đích xây dựng đất nước ta ngày càng phát triển hơn, có cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nước Từ lâu ngành xây dựng đã góp phần quan trọng trong đời sống chúng ta, từ việc mang lại mái ấm cho từng gia đình đến việc xây dựng bộ mặt của đất nước Ngành xây dựng đã chứng tỏ được sự cần thiết của mình Trong xu thế hiện nay, hoạt động xây dựng đang diễn ra với tốc độ khẩn trương, ngày càng rộng khắp với quy mô xây dựng ngày càng lớn đã cho thấy sự lớn mạnh của ngành xây dựng nước ta

Có được cơ hội ngồi trên ghế giảng đường Đại học, được Thầy Cô truyền đạt những kiến thức chuyên ngành về xây dựng, tuy khó nhưng lại hết sức thú vị và hết sức bổ ích để giúp bản thân ngày càng hoàn thiện và thêm yêu ngành xây dựng mà mình theo học Đố Án Tốt Nghiệp này như là một bài tổng kết quá trình học tập của sinh viên trong suốt quá trình học tập, nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp những kiến thức đã học vào thực tế và trang bị cho em những kiến thức để em vững bước vào cuộc sống và có đủ năng lực để có thể đảm trách tốt công việc của mình, góp phần tích cực vào công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước

MỤC LỤC

  

Lời mở đầu

Lời cảm ơn

Mục lục

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 1

1.1 Tổng quan về kiến trúc 1

1.2 Tổng quan về giải pháp đi lại 1

1.2.1 Giao thông đứng 1

1.2.2 Giao thông ngang 1

1.3 Tổng quan về đặc điểm khí hậu – khí tượng – thủy văn 1

1.4 Tổng quan về các giải pháp kỹ thuật 2

1.4.1 Điện 2

1.4.2 Hệ thống cung cấp nước 2

1.4.3 Hệ thống thoát nước 2

1.4.4 Hệ thống thông gió và chiếu sang 2

1.5 Tổng quan về an toàn phòng cháy chữa cháy 2

1.6 Các giải pháp kết cấu 2

1.6.1 Các quy phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế 2

1.6.2 Phân tích hệ chịu lực của nhà 3

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN TẦNG 1 – 9 4

2.1 Phân loại sàn và đặc trưng của các loại sàn 4

2.1.1 Theo phương pháp thi công 4

2.1.2 Theo sơ đồ kết cấu 4

2.2 Phân tích các phương án kết cấu sàn 5

2.3 Lựa chọn phương án kết cấu sàn 7

2.4 Tính toán thiết kế sàn 8

2.4.1 Chọn loại ô bản sàn 8

2.4.2 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện 9

2.4.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện sàn 9

2.4.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm 10

2.4.3 Xác định tải trọng 12

2.4.3.1 Tĩnh tải 12

2.4.3.2 Hoạt tải 14

2.4.4 Tính toán các ô sàn 15

2.4.4.1 Nguyên lý tính ô sàn 15

2.4.4.2 Tính các ô bản dầm 15

2.4.4.3 Tính toán các ô bản kê 18

Chương 3: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ 26

3.1 Cấu tạo cầu thang 26

3.2 Xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang 26

3.2.1 Chiếu nghỉ 27

3.2.2 Bản thang (phần bản nghiêng) 27

3.3 Tính toán bản thang 28

3.3.1 Sơ đồ tính 28

3.3.2 Xác định nội lực 28

3.3.3 Tính toán cốt thép 30

3.4 Tính dầm thang DT 31

3.4.1 Tải trọng tác dụng lên dầm thang DT 31

3.4.2 Sơ đồ tính và nội lực 32

3.4.3 Tính toán cốt thép 33

Chương 4: TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 36

4.1 Kích thước hồ nước và giải pháp kết cấu 36

4.2 Tính toán bản nắp hồ 36

4.2.1 Chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện 36

4.2.1.1 Chọn sơ bộ chiều dày bản nắp 36

4.2.1.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm nắp 37

4.2.2 Tải trọng tác dụng 37

4.2.2.1 Tĩnh tải 37

4.2.2.2 Hoạt tải 38

4.2.3 Xác định nội lực và tính thép 38

4.2.3.1 Sơ đồ tính 38

4.2.3.2 Xác định nội lực 39

4.2.3.3 Tính thép 39

4.3 Tính toán dầm nắp hồ 40

4.3.1 Tải trọng 40

4.3.2 Xác định nội lực 41

4.3.3 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm nắp 43

4.3.3.1 Cốt dọc 43

4.3.3.2 Cốt đai 45

4.4 Tính bản thành hồ 46

4.4.1 Tải trọng 46

4.4.2 Sơ đồ tính và xác định nội lực 47

4.4.3 Tính và bố trí cốt thép 49

4.5 Tính bản đáy hồ nước 50

4.5.1 Kích thước 50

4.5.2 Tải trọng tác dụng 51

4.5.3 Sơ đồ tính và xác định nội lực 52

4.5.4 Tính toán và bố trí cốt thép 53

4.6 Tính dầm đáy hồ nước 54

4.6.1 Xác định tải trọng truyền lên các dầm đáy 55

4.6.2 Xác định nội lực trong các dầm đáy 55

4.6.3 Tính toán và bố trí cốt thép 57

4.6.3.1 Dầm đáy DD1 57

4.6.3.2 Dầm đáy DD2 61

Chương 5: KHUNG KHÔNG GIAN 66

5.1 Mô hình khung không gian 66

5.1.1 Kích thước công trình 66

5.1.2 Phân tích sự làm việc của khung 66

5.1.3 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện (theo TCXDVN 198 – 1997) 66

5.1.3.1 Tiết diện dầm, sàn 66

5.1.3.2 Tiết diện cột 67

5.1.3.3 Tiết diện vách 69

5.2 Xác định tải trọng 69

5.2.1 Tải trọng đứng 69

5.2.1.1 Tĩnh tải 69

5.2.1.2 Hoạt tải 72

5.2.2 Tải trọng ngang 72

5.2.2.1 Theo phương Ox 73

5.2.2.2 Theo phương Oy 75

5.3 Giải khung không gian 76

5.3.1 Sơ đồ tính 76

5.3.2 Tải trọng tác dụng 78

5.3.2.1 Tải trọng đứng (tĩnh tải, hoạt tải) 78

5.3.2.2 Tải trọng ngang (tải trọng gió) 78

5.3.3 Các trường hợp tải 79

5.3.4 Giải nội lực khung 80

5.3.5 Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh nhà 81

5.4 Tính toán cốt thép cho các cấu kiện của khung trục B 83

5.4.1 Chọn nội lực nguy hiểm để tính thép 84

5.4.2 Tính toán cốt thép cột 87

5.4.2.1 Phương pháp tính toán cốt thép cột 87

5.4.2.2 Tính toán cốt thép cột 92

5.4.3 Tính toán thép dầm khung 96

5.4.3.1 Tính toán cốt dọc 96

5.4.3.2 Tính toán cốt đai 100

Chương 6: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH 102

6.1 Chỉ tiêu cơ lý của đất nền 102

6.1.1 Số liệu địa chất thiết kế 102

6.1.2 Mặt cắt địa chất 102

6.2 Giải pháp móng cho công trình 103

6.3 Phương án 1: móng cọc ép bêtông cốt thép 104

6.3.1 Trình tự tính toán 104

6.3.2 Thiết kế móng dưới cột B3 (móng M1) 105

6.3.2.1 Nội lực truyền xuống móng 105

6.3.2.2 Xác định chiều sâu chôn đài móng 106

6.3.2.3 Chọn kích thước cọc, vật liệu làm cọc, cốt thép dọc 106

6.3.2.4 Kiểm tra cọc theo yêu cầu vận chuyển (cẩu lắp cọc) 106

6.3.2.4.1 Kiểm tra theo sơ đồ cẩu cọc 106

6.3.2.4.2 Kiểm tra theo sơ đồ lắp dựng cọc 107

6.3.2.5 Tính sức chịu tải của cọc 109

6.3.2.5.1 Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc 109

6.3.2.5.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (phụ lục A TCXDVN 205 – 1998) 110

6.3.2.5.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền (phụ lục B TCXDVN 205 – 1998) 112

6.3.2.6 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài 114

6.3.2.6.1 Xác định số lượng cọc 114

6.3.2.6.2 Bố trí cọc trong đài 115

6.3.2.7 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc 116

6.3.2.8 Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước 117

6.3.2.9 Kiểm tra lún cho móng khối quy ước (theo phương pháp cộng lún từng lớp) 121

6.3.2.10 Kiểm tra xuyên thủng 123

6.3.2.10.1 Kiểm tra xuyên thủng giữa cột và đài 123

6.3.2.10.2 Kiểm tra xuyên thủng giữa cọc và đài 124

6.3.2.11 Tính toán, bố trí cốt thép trong đài 124

6.3.2.11.1 Tính thép theo phương X 125

6.3.2.11.2 Tính thép theo phương Y 126

6.4 Phương án 2: móng cọc khoan nhồi 127

6.4.1 Trình tự tính toán 127

6.4.2 Thiết kế móng dưới cột B3 (móng M2) 128

6.4.2.1 Nội lực truyền xuống móng 128

6.4.2.2 Xác định chiều sâu chôn đài móng 129

6.4.2.3 Lựa chọn và tính toán các thông số cho cọc 129

6.4.2.4 Tính sức chịu tải của cọc 132

6.4.2.4.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc 132

6.4.2.4.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (phụ lục A TCXDVN 205 – 1998) 132

6.4.2.4.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền (phụ lục B TCXDVN 205 – 1998) 135

6.4.2.5 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài 137

6.4.2.5.1 Xác định số lượng cọc 137

6.4.2.5.2 Bố trí cọc trong đài 138

6.4.2.6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc 138

6.4.2.7 Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước 140

6.4.2.8 Kiểm tra lún cho móng khối quy ước (theo phương pháp cộng lún từng lớp) 143

6.4.2.9 Tính toán, bố trí cốt thép trong đài 144

6.4.2.9.1 Tính thép theo phương X 146

6.4.2.9.2 Tính thép theo phương Y 146

6.4.3 Thiết kế móng dưới cột B1 (móng M3) 147

6.4.3.1 Nội lực truyền xuống móng 147

6.4.3.2 Xác định chiều sâu chôn đài móng 148

6.4.3.3 Lựa chọn và tính toán các thông số cho cọc 148

6.4.3.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài 148

6.4.3.4.1 Xác định số lượng cọc 148

6.4.3.4.2 Bố trí cọc trong đài 149

6.4.3.5 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên đầu cọc 149

6.4.3.6 Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước 151

6.4.3.7 Kiểm tra lún cho móng khối quy ước (theo phương pháp cộng lún từng lớp) 154

6.4.3.8 Tính toán, bố trí cốt thép trong đài 155

PHỤ LỤC

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH

1.2 Tổng quan về giải pháp đi lại:

1.2.1 Giao thông đứng

- Toàn công trình sử dụng 3 thang máy và 2 cầu thang bộ bên trong và ở giữa công trình Cầu thang máy, thang bộ này được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 20m để giải quyết việc phòng cháy chữa cháy

1.2.2 Giao thông ngang

- Bao gồm: hành lang giữa và bancony, hành lang giữa phục vụ cho việc đi lại cho các phòng

1.3 Tổng quan về đặc điểm khí hậu - khí tượng - thủy văn:

- Thành phố Hà Nội nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trưng của vùng khí hậu miền Bắc Bộ, chia thành 2 mùa rõ rệt:

+ Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10

+ Mùa khô từ đầu tháng 11 và kết thúc vào tháng 4 năm sau

- Các yếu tố khí tượng:

+ Nhiệt độ trung bình năm: 21oC

+ Nhiệt độ thấp nhất trung bình năm: 18oC

+ Nhiệt độ cao nhất trung bình năm: 28oC

- Lượng mưa trung bình: 1000 - 1800 mm/năm

+ Độ ẩm tương đối trung bình: 78%

+ Số giờ nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mưa cũng có trên 4giờ/ngày, vào mùa khô

là trên 8giờ /ngày

- Hướng gió chính thay đổi theo mùa:

+ Vào mùa khô, gió chủ đạo từ hướng Bắc chuyển dần sang Đông, Đông Nam và Nam

+ Vào mùa mưa, gió chủ đạo theo hướng Tây – Nam và Tây

+ Hầu như không có gió bão, gió giật và gió xoáy thường xảy ra vào đầu và cuối mùa mưa (tháng 9)

1.4 Tổng quan về các giải pháp kỹ thuật:

1.4.1 Điện

- Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng có công suất 150KVA (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt dưới tầng trệt để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng sinh hoạt) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp

kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa

1.4.2 Hệ thống cung cấp nước

- Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả được chứa trong hồ nước ngầm đặt ngầm dưới đất Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên hồ chứa nước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính

1.4.3 Hệ thống thoát nước

- Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy (bề mặt mái được tạo dốc) và chảy vào các ống thoát nước mưa đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng

1.4.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng

- Chiếu sáng: toàn bộ toà nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên và bằng điện Ở tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

- Thông gió: ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên

1.5 Tổng quan về an toàn phòng cháy chữa cháy:

- Ở mỗi tầng đều được bố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2, ) Hồ chứa nước trên mái, khi cần được huy động để tham gia chữa cháy Ngoài

ra, ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết bị báo cháy tự động

1.6 Các giải pháp kết cấu:

1.6.1 Các quy phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế

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

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

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

- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc: TCXDVN 205 - 1998

- Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và thi công nhà cao tầng: TCXDVN 198 - 1997

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

1.6.2 Phân tích hệ chịu lực của nhà:

- Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất

- Hệ chịu lực công trình này được tạo thành từ các cấu kiện khung và các cấu kiện vách

+ Bản sàn được xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng Có tác dụng tham gia vào việc tiếp thu tải trọng ngang truyền vào tường cứng và truyền xuống móng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN TẦNG 1 - 9

2.1 Phân loại sàn và đặc trưng của các loại sàn:

2.1.1 Theo phương pháp thi công

- Sàn đổ toàn khối: làm ván khuôn, đặt cốt thép, trộn đổ bêtông tại vị trí thiết kế

- Sàn lắp ghép: cấu kiện sàn được đúc sẵn ở nhà máy hoặc tại công trường, được vận chuyển tới công trường, dùng các phương tiện cẩu và lắp vào đúng vị trí thiết kế

2.1.2 Theo sơ đồ kết cấu

- Bản loại dầm: khi bản sàn được liên kết (dầm hoặc tường) ở một cạnh (liên kết ngàm) hoặc

ở hai cạnh đối diện (kê tự do hoặc ngàm) và chịu tải phân bố đều Bản chỉ chịu uốn theo phương có liên kết, bản chịu lực một phương gọi là bản một phương hay bản loại dầm

- Bản kê bốn cạnh: khi bản có liên kết ở cả bốn cạnh (tựa tự do hoặc ngàm), tải trọng tác

dụng trên bản truyền đến các liên kết theo cả hai phương Bản chịu uốn hai phương được gọi

là bản hai phương hay bản kê bốn cạnh

- Sàn có hệ dầm trực giao: khi các ô bản có kích thước lớn (L2, L1 > 6m) Nhằm giảm chiều dày sàn, giảm độ võng của sàn và giảm hiện tượng bản sàn bị rung trong khi sử dụng, thường người ta bố trí thêm các dầm phụ (giảm kích thước ô sàn) theo hai phương thẳng góc, tại vị trí giao nhau của hai dầm và tại vị trí này không có cột đỡ Loại sàn này được dùng rất rộng rãi trong các công trình dân dụng và công nghiệp

- Sàn ô cờ: là một dạng đặc biệt của sàn bản kê ( khi L2, L1 > 6m) Nó được cấu tạo bởi hệ dầm trực giao, chia mặt sàn thành các ô bản kê giống như bàn cờ, khoảng cách giữa các dầm không quá 2m và tỉ số L2/L1 của mặt sàn không quá 1.5 Hệ dầm trực giao này có thể bố trí song song với cạnh sàn hoặc xiên một góc 45o vớ i cạnh sàn Loại sàn này thường gặp trong các sảnh, thư viện, phòng họp,…

- Sàn gạch bọng: là sàn dùng gạch bọng kết hợp với sàn bêtông Được dùng trong các

công trình có yêu cầu cách âm cao thích hợp cho bệnh viện, trường học, cơ quan,…

- Sàn panel lắp ghép: các tấm panel đặc hoặc rỗng được chế tạo sẵn, liên kết lại với nhau Thường được dùng trong các công trình lắp ghép, có yêu cầu cách âm cao

- Sàn nấm (sàn không dầm): sàn nấm gồm có bản sàn liên kết với cột Để đảm bảo cường độ chống lại hiện tượng đâm thủng bản theo chu vi cột và làm giảm nhịp tính toán của bản, làm

cho moment được phân bố đều theo bề rộng bản, người ta bố trí thêm mũ cột Mũ cột được cấu tạo có hình dáng khác nhau tùy theo tải trọng tác dụng lên sàn

2.2 Phân tích các phương án kết cấu sàn:

Dưới đây ta đi vào phân tích ưu - nhược điểm của từng loại phương án kết cấu sàn để từ đó lựa chọn ra loại kết cấu phù hợp nhất về kinh tế, kỹ thuật, khả năng thiết kế và thi công công trình

Sàn sườn toàn

khối BTCT

- Lý thuyết tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện, thi công đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn phương tiện thi công

- Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công trước đây

- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ với những công trình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp

- Không gian kiến trúc bố trí nhỏ

lẻ, khó tận dụng

- Quá trình thi công, chi phí, thời gian và vật liệu lớn cho công tác lắp dựng ván khuôn

- Có thể tận dụng hình dáng ô cờ làm yếu tố mỹ thuật cho không gian

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, 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

- Được sử dụng rộng rãi trong công trình dân dụng và công nghiệp

Sàn không dầm

ứng lực trước

- Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng, dễ phân chia không gian

- Do có thiết kế điển hình không có dầm giữa sàn nên công tác thi công ghép ván khuôn cũng dễ dàng và thuận tiện từ tầng này sang tầng khác do ván khuôn được tổ hợp thành những mảng lớn, không bị chia cắt, do đó lượng tiêu hao vật tư giảm đáng kể, năng suất lao động được nâng cao

- Khi bêtông đạt cường độ nhất định, thép ứng lực trước được kéo căng và

nó sẽ chịu toàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mà không cần chờ bêtông đạt cường độ 28 ngày Vì vậy thời gian tháo dỡ cốp pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạo điều kiện cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn

- Tính toán tương đối phức tạp, mô hình tính mang tính quy ước cao, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm vì phải thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài

- Thi công phức tạp đòi hỏi quá trình giám sát chất lượng nghiêm ngặt

- Thiết bị và máy móc thi công chuyên dùng, đòi hỏi thợ tay nghề cao Giá cả đắt và những bất ổn khó lường trước được trong quá trình thiết kế, thi công và sử dụng

Sàn không dầm

(sàn nấm)

- Tăng chiều cao thông thủy, do vậy giảm chiều cao tầng Ta có thể xây thêm các tầng khác để bán và cho thuê nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cho dự án, rút ngắn thời gian thu hồi vốn

- 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 Tăng nội lực cho móng, lúc này phương án móng sẽ không kinh tế

- Tiết kiệm được không gian sử dụng, dễ phân chia không gian Dễ

bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…

- 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

2.3 Lựa chọn phương án kết cấu sàn:

- Thiết kế sàn là nhiệm vụ đầu tiên của quá trình thiết kế kết cấu bêtông cốt thép Vấn đề được đặt ra là việc lựa chọn kết cấu cho sàn sao cho hợp lý mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế Trong quá trình thiết kế, tùy vào khẩu độ, kỹ thuật thi công, thẩm mỹ và yêu cầu kỹ thuật, người kỹ

sư cần phải cân nhắc chọn lựa kết cấu sàn cho hợp lý nhất

- Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng là 3.6m là tương đối cao, bố trí hệ dầm – sàn không ảnh hưởng nhiều đến không gian sử dụng Thêm vào đó, đây là công trình văn phòng làm việc, ta có thể lắp đặt thêm hệ thống trần thạch cao nếu công trình đòi hỏi tính thẩm mỹ

- Với vốn kiến thức hạn chế, em chọn phương án sàn sườn toàn khối BTCT có hệ dầm trực giao để thiết kế sàn cho công trình này Bởi vì lý thuyết thiết kế theo phương án này mang tính phổ thông, đã được trang bị tương đối đầy đủ trên ghế nhà trường, và cũng được tính toán nhiều trong khi học

- Chọn phuơng án thiết kế sàn có hệ dầm trực giao sẽ làm giảm chiều dày sàn, giảm độ võng của sàn và hiện tượng bản sàn bị rung trong khi sử dụng bởi vì các ô sàn trong công trình có kích thuớc lớn (L1,L2 > 6m) Với hệ dầm ngang, dọc thẳng góc và tại vị trí giao nhau của chúng không có cột đỡ, hệ chia ô sàn thành nhiều ô bản nhỏ có kích thước nhỏ hơn 6m nên khắc phục được các nhược điểm đã nêu trên

- Công trình gồm có 9 tầng Ở đây ta chọn sàn tầng 2 để tính với các phần tính toán như sau: + Chọn loại ô bản sàn

+ Chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện

S1 S1 S1 S1

S1 S1 S1 S1

S4 S4 S4 S4'

S3 S3

S3 S3 S6 S3 S3

S8 S9

Mặt bằng phân loại ô bản sàn

Để xác định sơ đồ làm việc của từng ô bản ta xét tỷ số:

- Khi   2 : tính ô bản chịu uốn theo 2 phương, còn gọi là bản kê bốn cạnh

- Khi  >2: bỏ qua sự uốn theo cạnh dài, tính toán như bản loại dầm theo phương cạnh ngắn

2.4.2 Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện

2.4.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện sàn

- Chiều dày sàn được chọn sơ bộ theo công thức: hs L1

m

D

 Với: D = 0.8 ÷ 1.4 : hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào tải trọng

m = 40 ÷ 45 : đối với bản kê 4 cạnh

m = 30 ÷ 35 : đối với bản dầm

+ Đối với bản kê 4 cạnh ta chọn ô sàn S5 có kích thước (4.25  4.5)m để tính:

Theo công thức trên ta có: hs = 4250

45

1

+ Đối với bản dầm ta chọn ô sàn S6 có kích thước (3  8.5)m để tính:

Theo công thức trên ta có: hs = 3000

30 1

Và để thuận tiện cho việc thi công, ta chọn hs = 100 mm cho tất cả các ô bản sàn

2.4.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

 Vậy đối với nhịp 8.5m, dầm chính có kích thước tiết diện là (300  600) mm

Suy ra, dầm chính tất cả các nhịp đều có kích thước tiết diện là: D1 (300 600) mm

hd 4500 ( 300 450 )

15

1 10

 Vậy hệ dầm phụ có kích thước tiết diện là: D2 (200  400) mm

 Consol, dầm môi, dầm nhà vệ sinh ta chọn kích thước tiết diện là: D3 (200  300) mm

D1 D1 D1 D1

D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1

gs =  gini   iini (KN/m2) Trong đó: gi: trọng lượng bản thân lớp cấu tạo sàn thứ i (KN/m2)

 , : chiều dày, trọng lượng riêng của lớp sàn thứ i i i

ni: hệ số vượt tải lớp sàn thứ i

- Do sự khác biệt công năng của từng ô sàn, tĩnh tải sàn có 2 loại:

+ Sàn không chống thấm

+ Sàn có bổ sung thêm lớp cấu tạo chống thấm (đối với sàn khu vực vệ sinh)

 Tĩnh tải loại sàn không chống thấm: S1, S2, S3, S4, S4’, S5, S6, S7, S8, S10

3

1

; / 18

; / 18

; / 25

 (KN/m3)

Chiều dày

δ (mm)

Hệ số vượt tải

n

Tĩnh tải (KN/m2)

Tổng cộng (KN/m2)

Tổng tĩnh tải sàn: g1 = 3.789 KN/m2

 Tĩnh tải loại sàn cĩ chống thấm: S9

Gạch ceramic:  10 mm ;   20 KN / m3; n  1 1Vữa lót:  20 mm ;   18 KN / m3; n  1 3Chống thấm:  30 mm ;   22 KN / m3; n  1 1Bản BTCT:   100 mm ;   25 KN / m3; n  1 . 1

Vữa trát:  15 mm ;   18 KN / m3; n  1 3

Trọng lượng riêng

 (KN/m3)

Chiều dày

δ (mm)

Hệ số vượt tải

n

Tĩnh tải (KN/m2)

Tổng cộng (KN/m2)

np: hệ số vượt tải của hoạt tải

- Dựa theo tiêu chuẩn ”Tải trọng và tác động” TCXDVN 2737 – 1995 ở mục 4.3 bảng 3: tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang

- Hệ số vượt tải của hoạt tải lấy bằng 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn P < 2 KN/m2, và lấy bằng 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn P  2 KN/m2

Bảng tính các giá trị hoạt tải trên sàn

tc

Ptt(KN/m2)

+ Liên kết được xem là tự do khi bản hoàn toàn tự do

Trong đó: hd: chiều cao dầm

hs: chiều dày bản sàn

2.4.4.2 Tính các ô bản dầm (làm việc 1 phương) gồm các ô bản S3, S6, S10

Hoạt tải p (KN/m2)

+ Cốt thép AI có: Rs = 225 MPa đối với thép có đường kính 6 ÷ 10 mm

+ Cốt thép AII có: Rs = 280 MPa đối với thép có đường kính lớn hơn 10 mm

- Công thức tính toán: xem bản sàn như là dầm với bề rộng b = 1000 mm, chiều cao tương ứng với bề dày sàn h = 100 mm (xem bản sàn là cấu kiện chịu uốn)

- Lấy hệ số điều kiện làm việc của bêtông b = 1, sử dụng cốt thép nhóm AI để bố trí cốt thép sàn, tra bảng ta được: R  0 645 ; R  0 437

- Giả thiết ao = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm của nhóm cốt thép chịu kéo As đến mép

bêtông chịu kéo  ho = h – ao = 100 – 20 = 80 mm; b = 1000 mm

% 100

% 100

% 05

s

b b R o

s

R

R bh

bh R

R

bh R

% 100

s

b b R

As chọn (mm2/m)

- Dựa vào sự liên kết giữa các ô bản với hệ dầm (ngàm hoặc khớp) ta dùng 11 loại ô bản lập

sẵn trong bảng tra để xác định các hệ số cho moment

- Theo bảng xác định sơ đồ tính của 4 ô bản S1, S2, S4, S5 Ta nhận thấy dạng sơ đồ tính của

bốn ô bản này giống sơ đồ 9 trong 11 sơ đồ được lặp sẵn trong bảng tra

+ Phương dài: MII = ki2  P

Với P = (g + p)  L1  L2

- Các hệ số mi1, mi2, ki1, ki2 được tra bảng theo sơ đồ thứ i, phụ thuộc vào tỷ số L2 / L1

Bảng xác định tải trọng tác dụng lên các ô bản kê

Kích thước

Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn

Hoạt tải p (KN/m2)

Tải trọng toàn phần

q = g + p (KN/m2) P = qL1L2 (KN)

 Tính toán cốt thép:

- Trình tự tính toán theo trường hợp cấu kiện tiết diện chữ nhật có b=1000 mm (bề rộng dải tính toán)

- Vật liệu :

+ Bê tông B20 (M250) có: Rb = 11.5 MPa

+ Cốt thép AI có: Rs = 225 MPa đối với thép có đường kính 6 ÷ 10 mm

+ Cốt thép AII có: Rs = 280 MPa đối với thép có đường kính lớn hơn 10 mm

- Chiều cao tương ứng với bề dày sàn h = 100 mm

- Lấy hệ số điều kiện làm việc của bêtông b = 1, sử dụng cốt thép nhóm AI để bố trí cốt thép sàn, tra bảng ta được: R  0 645 ; R  0 437

- Giả thiết ao = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm của nhóm cốt thép chịu kéo As đến mép

bêtông chịu kéo  ho = h – ao = 100 – 20 = 80 mm; b = 1000 mm

% 100

% 100

% 05

s

b b R o

s

R

R bh

bh R

R

bh R

% 100

s

b b R

Bảng kết quả tính cốt thép các ô bản kê

As tính (mm2/m)

Chọn thép

As chọn (mm2/m) μ (%)

mũ bên ô bản S3) kéo dài qua ô bản S3

Tương tự, trong ô bản S4 ta cũng bố trí thép mũ tại gối theo phương cạnh dài là d8a150 kéo dài qua ô bản S3

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ

3.1 Cấu tạo cầu thang:

- Chiều cao tầng 1 - 9 là 3.6m, sử dụng loại cầu thang dạng bản 2 vế Một vế thang gồm 12 bậc thang, mỗi bậc có kích thước (lbt bbt hbt) = (1200  300  150)mm, được xây bằng gạch

3.2 Xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang (tính trên dải bản rộng B = 1m):

- Chọn sơ bộ chiều dày bản thang là hb =120 mm để thiết kế

Đá hoa cương:20mm;24KN/m3;n1.1

Vữa lót:

Bản BTCT:

Vữa trát:

2.1

;/18

;/25

Cấu tạo bản thang và chiếu nghỉ

3.2.1 Chiếu nghỉ

- Tĩnh tải: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo chiếu nghỉ

) /

B n

+ Tải trọng 1 bậc thang: (gồm tải đá hoa cương + tải vữa + tải gạch xây)

 Tải trọng đá hoa cương: Gđ  ( 24  0 02  1 1  ( 0 3  0 15 ))  1 2  0 285 ( KN )

 Tải trọng vữa: Gv  ( 18  0 02  1 2  ( 0 3  0 15 ))  1 2  0 233 ( KN )

 Tải trọng gạch xây: 1 1 1 2 0 475 ( )

2

15 0 3 0

993 0

2 2

2 2

b h

l

G

g

bt bt

gtt (KN/m2)

.

0

3 0 6

2

0

2 1

2 1 4

2

2

2

.

L L

L q

L L

L L L

3 2

.

1

2

6 3 2 1 02

q

R

L q L q R R

Y

A B

B A

28 23 71 25 02 4 743 9 2 1 184 8

.

.

0

4 2 1

1

4 2 1 1

o A

o A

M x L

L x q

x

R

M

x y q x R O

.

.

2 0

/

2

4 2

2

2

2 2 2

q L

L x

6 3 71 25

.

0 '

m L

02 4 2

36 2 743 9 36 2 71

+ Moment ở gối: Mg  0 4 Mmax  0 4  30 38  12 15 ( KNm )

3.3.3 Tính toán cốt thép: từ các giá trị moment Mn, Mg ta đi tính toán cốt thép cho bản thang

- Bêtông cấp độ bền B20 (M250): Rb = 11.5 MPa

- Chọn a = 15mm nên ho = h – a = 120 – 15 = 105mm; b = 1000mm

- Lấy hệ số điều kiện làm việc của bêtông b = 1, sử dụng cốt thép nhóm AII có As = 280 MPa

để bố trí cốt thép bản thang, tra bảng ta được: R  0 623 ; R  0 429

280

5 11 1 623 0

% 100

s

b b R

% 100

% 100

% 05

s

b b R o

s

R

R bh

bh R

R

bh R

Chọn và bố trí cốt thép

Sơ đồ trình tự tính tốn cốt thép bản thang

- Kết quả tính tốn cốt thép bản thang:

As chọn (mm2/m)

μ (%)

3.4.1 Tải trọng tác dụng lên dầm thang DT

Bao gồm tải trọng do bản sàn truyền vào, tải trọng bản thang truyền vào và tải trọng bản thân dầm

- Tải trọng do ơ sàn (1.55  2.9)m truyền vào: tải trọng do sàn truyền vào phân bố lên dầm cầu thang dưới dạng hình thang:

Với qs = 7.389 KN/m2 (kết quả trong chương tính tốn sàn tầng)

7751350