Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng

Giải pháp mặt đứng: Đặc điểm cơ cấu bên trong về bố cục mặt bằng, giải pháp kết cấu, tínhnăng vật liệu cũng như điều kiện quy hoạch kiến trúc quyết định vẻ đẹp bênngoài của công trình,

NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: THS TRẦN ĐẠI QUANG

SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VIỆT TRUNG

LỚP TC2010X - XH

XUÂN HÒA – 2014

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

=====&&&=====

Tên công trình: TRƯỜNG PTTH VĨNH TƯỜNG – VĨNH PHÚC

Sau những năm đổi mới, được sự đầu tư của nhà nước, hoà nhập với sựphát triển của đất nước, Việt Nam đã có những phát triển vượt bậc, đã xây dựngđược những cơ sở vật chất hiện đại phục vụ tốt cho công cuộc đổi mới đi lên củađất nước

Công trình : Trường PTTH Vĩnh Tường – Vĩnh Phúc là một trong nhiềucông trình được xây dựng nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho việc pháttriển và phục vụ cho việc học tập của sinh viên, ngoài ra công trình còn gópphần tạo nên một môi trường học tập tốt cho sinh viên cũng của sinh viêntrường

Công trình được xây dựng gần đường giao thông, đặt trên khu đất rộngnằm trong trường thuộc diện đất quy hoạch của trường và tỉnh

Vị trí của trường khá thuận lợi cho việc đi lại trong quá trình học tâp củacác sinh viên

Công trình được xây dựng tại vị trí thoáng và đẹp, đồng thời tạo nên sựhài hoà, hợp lý và nhân bản cho tổng thể cảnh quan của khu vực

II Các giải pháp kiến trúc:

1 Giải pháp mặt bằng:

Công trình đựơc xây dựng đảm bảo chứa được nhiều sinh viên trong giờhọc tập nên việc bố trí mặt bằng trong từng tầng đòi hỏi phải thông thoáng vàdiện tích lớn, công trình có mặt bằng hình chữ nhật đảm bảo được các yêu cầu

về sử dụng

Gồm có: 18 phòng học, có khu vệ sinh, việc giao thông đi lại giữa các phòngthông qua hành lang trước và 2 cầu thang bộ

- Chiều cao mỗi tầng là 3,6m

và tạo khoảng không rộng lớn cho hoạt động sinh hoạt của sinh viên

2 Giải pháp mặt đứng:

Đặc điểm cơ cấu bên trong về bố cục mặt bằng, giải pháp kết cấu, tínhnăng vật liệu cũng như điều kiện quy hoạch kiến trúc quyết định vẻ đẹp bênngoài của công trình, ở đây ta chọn giải pháp đường nét kiến trúc thẳng, kết hợpvới vật liệu nhôm kính, tạo nên nét kiến trúc hiện đại, phù hợp với tổng thể cảnhquan xung quanh

3 Giải pháp giao thông:

* Theo phương ngang:

Đó là các hành lang ở phía trước công trình nối với nút giao thông theophương đứng (cầu thang bộ) đảm bảo rộng rãi cho sinh viên đi lại và học tập

* Theo phương đứng:

Giao thông chính trong công trình theo phương đứng đựơc tổ chức thuậntiện bằng 2 cầu thang bộ, đảm bảo giao thông thuận lợi và thoát hiểm dễ dàngkhi xẩy ra sự cố Cầu thang được thiết kế theo các tiêu chuẩn về kiến trúc trường

học, cầu thang phía đầu hồi nên hạn chế rất tốt tiếng ồn do việc đi lại ở cầuthang mà không ảnh hưởng nhiều đến các phòng, đảm bảo sự độc lập tuỳ theoyêu cầu sử dụng.

4 Giải pháp về thông gió:

Công trình thiết kế hệ thống thông gió tự nhiên, có hệ thống lỗ thông giótrên cửa sổ và cửa đi.Hệ thống quạt trần, máy điều hoà đủ để cung cấp gió phục

vụ cho mùa hè, ấm về mùa đông

b Thoát nước

Hệ thống thoát nước mưa và thoát nước thải được bố trí riêng biệt cho đi quacác đường ống thoát từ trên tầng xuống và được đưa đi qua hè rãnh và hố gachạy quanh nhà

Hệ thống thoát nước mưa đựơc chảy ra hệ thống thoát nước chung còn nước thảiđược đưa vào hệ thống xử lý riêng trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung

Tất cả đều được chôn sâu dưới đất hoặc chôn kín trong tường, sàn.

Các bảng điện phải đủ rộng và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, hệ thống điện phảiđảm bảo yêu cầu sử dụng

8 Hệ thống phòng cháy chữa cháy:

Hệ thống cứu hoả và phòng cháy chữa cháy được bố trí tại các hành lang

nguồn nước riêng để chữa cháy kịp thời khi có hoả hoạn xảy ra

III Giải pháp kết cấu.

Công trình có mặt bằng hình nhật, Cột chịu lực được chọn là tiết diện hìnhchữ nhật

Công trình được thiết kế theo kết cấu khung bê tông cốt thép đổ toàn khối,chiều cao các tầng1, 2,3,4,5 là 3,6 m, giải pháp kết cấu là bê tông dầm sàn đổ tạichỗ để chịu lực

Tận dụng được không gian tốt (đặc biệt là không gian đứng) dễ bố trí các hệthống điện nước

Với đồ án này, để phát huy hết được khối lượng kiến thức thu được sau quátrình học tập, em mạnh dạn đề ra giải pháp kết cấu cho công trình là: Kết cấukhung bê tông cốt thép dầm sàn đổ toàn khối, bố trí các dầm trên các đầu cột vàdầm phụ liên kết với dầm chính, thiết kế khung theo phương ngang nhà

2 Sơ bộ chọn vật liệu sử dụng trong quá trình tính toán:

a Với bê tông:

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, đá 1x2, cát vàng, có các chỉ tiêu sau:

b Với cốt thép :

- Mô đuyn đàn hồi: Es = 21.104 MPa.

2 Tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng trong tính toán:

(Tất cả các cấu kiện trong công trình điều được tính theo tiêu chuẩn Việt nam).

+ Tường ngăn tường bao che xây gạch đặc dầy 110 hoặc 220 tùy vào kiếntrúc bằng vữa XM M75#

+ Mái chống thấm và chống nóng bằng tấm kim loại đặt trên tường thu hồi

- Giảm trọng lượng của bản thân:

Việc giảm trọng lượng bản thân có ý nghĩa quan trọng do giảm trọng lượng bảnthân sẽ làm giảm áp lực tác dụng xuống nền đất đồng thời do trọng lượng giảmnên tác động của gió động và tác động của động đất cũng giảm đem đến hiệuquả là hệ kết cấu được nhỏ gọn hơn, tiết kiệm vật liệu, tăng hiệu quả kiến trúc

2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

hợp cho nhà có chiều cao không lớn và yêu cầu về không gian bên trong khôngcao (không yêu cầu có không gian lớn bên trong)

- Hệ khung chịu lực

- Hệ này được tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liênkết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút Các khung phẳng liên kết với nhau quacác dầm dọc tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục đượcnhược điểm của hệ tường chịu lực

b, Lựa chọn hệ kết cấu cho công trình:

Qua phân tích một cách sơ bộ như trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bảncủa nhà đều có những ưu, nhược điểm riêng Đối với công trình này, do côngtrình có công năng là nhà ở nên dùng hệ khung chịu lực

c, Chọn giải pháp kết cấu sàn

Thông thường có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn sườn, sàn ô cờ

+ Với sàn nấm: Khối lượng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối lượng

công trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối lượng cũng vì thế

mà tăng lên Ngoài ra dưới tác dụng của gió động và động đất thì khối lượng

tạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu quả về mặt giá thành cũng như kiến trúc

- Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao nhà sẽ

có số tầng lớn hơn Tuy nhiên để cấp nước và cấp điện điều hoà ta phải làm trầngiả nên ưu điểm này không có giá trị cao

+ Với sàn sườn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lượng bê

bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nên chuyển vị ngang sẽgiảm tạo tâm lí thoải mái cho người sử dụng

- Nhược điểm của sàn sườn là chiều cao tầng lớn và thi công phức tạp hơnphương án sàn nấm tuy nhiên đây cũng là phương án khá phổ biến do phù hợpvới điều kiện kỹ thuật thi công hiện nay của các công ty xây dựng

+ Với sàn ô cờ: Tuy khối lượng lượng công trình là nhỏ nhất nhưng do thi

công rất phức tạp trong các công việc thi công chính như lắp ván khuôn, đặt cốtthép, đổ bê tông v.v nên phưong án này không khả thi

Qua phân đoạn tích, so sánh các phương án trên ta chọn phương án dùng sàn sườn Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, Giải pháp kết cấu đã lựa chọn

và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt bằng kết cấu cho các sàn Mặt bằng kết cấu được thể hiện trên các bản vẽ KC 01

3 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM CỘT KHUNG.

3.1 Chọn tiết diện dầm ngang:

Tải trọng tính toán (KN/m2)

Tải trọng tính toán (KN/m2)

1,31

0,9753

3.4 Chọn tiết diện cột:

a Cột trục B, C chọn cùng một loại tiết diện.

N k

A= .

Bê tông cột cấp độ bền B20 có Rb= 11,5MPa.

N : Lực dọc tác dụng vào cột tầng 1

Xác định N theo công thức gần đúng sau: N = S q n

A = .

=

3

1,3 1134.1011,5

Tổng

Loại ôbản

2 TÍNH TOÁN BẢN KÊ 4 CẠNH THEO SƠ ĐỒ ĐÀN HỒI

Tính cho Ô1, Ô6:

b Tính mô men trong bản:

Mô men trong bản được tính theo các công thức trong bảng Phụ lục 17trang 488 Sách Bê tông cốt thép Tác giả Phạm Quang Minh (Phần cấu kiện cóbản) NXB Khoa học kỹ thuật năm 2006.:

M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài.

4,32.10

0,05211,5 1000 85 =

ξ =

1 1 2 2

m

α + −

2,39.10

0,02911,5 1000 85 =

ξ =

1 1 2 2

m

α + −

100%

c s

As chọn

g = 3.739 a1 = 0.0210 M1 = 1.91 0.023 0.988 1.01 f6 19 1.49 0.18

p = 2.4 a2 = 0.0115 M2 = 1.05 0.013 0.994 0.55 f6 20 1.41 0.17 L1 = 3.3 b1 = 0.0474

L2 = 4.5 b2 = 0.0262 MI = 4.32 0.052 0.973 2.32 f8 20 2.5 0.29 L2/L1 = 1.36 P = 91.2 MII = 2.39 0.029 0.985 1.27 f6 20 1.41 0.17

Tính toán ô sàn số 6 am x (cm2) As Chọn a chọn (cm) As chọn (cm) %

g = 3.739 a1 = 0.0204 M1 = 1.47 0.018 0.991 0.77 f6 20 1.41 0.17

p = 2.4 a2 = 0.0142 M2 = 1.02 0.012 0.994 0.54 f6 20 1.41 0.17 L1 = 2.6 b1 = 0.0468

L2 = 4.5 b2 = 0.0325 MI = 3.361 0.040 0.979 1.79 f6 19 1.49 0.18 L2/L1 = 1.7 P = 71.8 MII = 2.334 0.028 0.986 1.24 f6 20 1.41 0.17

3 TÍNH TOÁN BẢN DẦM THEO SƠ ĐỒ ĐÀN HỒI

mi

1800

Sơ đồ tính bản loại dầm

a Tải trọng tác dụng:

Chọn thép φ6a200, có Α =chs 1,41cm2

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

ch s

min 0

Kết quả tính toán các ô bản dầm tập hợp trong bảng sau:

Tính toán ô sàn số 2 am x (cm2) As Chọn a chọn (cm)

As chọn (cm)

Đối với thép âm khoảng cách từ mút cốt thép đến mép dầm là 0,25 l1 Cốt

vẽ KC-02

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ

NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TẦNG 3 LÊN TẦNG 4 TRỤC 10 - 11

1 Lựa chọn giải pháp kết cấu cầu thang:

+ Phải làm cốp pha dầm nên việc thi công phức tạp và tốn kém

1.2 Cầu thang không có cốn.

1.3 Lựa chọn kết cấu cầu thang.

Qua việc phân tích ưu nhược điểm của hai loại cầu thang trên, em lựachọn giải pháp là cầu thang có cốn để thiết kế cầu thang trục 3 – 4

Bản thang có chiều dài (3,95m) so với chiều rộng (1,8m) nên sử dụng giảipháp cầu thang có cốn sẽ hợp lý về mặt chịu lực và tiết kiệm vật liệu

2 Lập mặt bằng kết cấu và sơ đồ truyền tải

Do cầu thang được tính toán theo sơ đồ khớp dẻo nên kích thước của cáccấu kiện được xác định từ tim – tim

2.1 Giới thiệu về kết cấu bản thang.

a Tài liệu thiết kế

+ TCVN 2737 – 1995; tải trọng và tác động tiếu chuẩn thiết kế

+ TCXDVN 356 – 205 ; kết cấu bê tông và BTCT tiêu chuẩn thiết kế.

2.2 Mặt bằng kết cấu và sơ đồ truyền tải

3 Kích thước tiết diện thang:

3.1 Lựa chọn kích thước tiết diện:

a Bản thang:

D

.lTrong đó; D là hệ số tải trọng D = (0,8 - 1,4); Chọn D = 1,2

m = (30 – 35), chọn m = 30

l là chiều dày tính toán bản l = 2,3 :

1, 2.2,3

0,092( ) 9, 2( ) 30

1110

Bảng III.1 Bảng thống kê kích thước các loại dầm

4 Tải trọng

4.1 Tĩnh tải

Bảng III.2 Bảng tải trọng bản thang

(kN/m 3 )

Hệ số vượt tải (n)

Tải trọngtính tán

Hoạt tảiTínhtoán

4.3 Trọng lượng 1 cấu kiện

Bảng III.5 Bảng Trọng lượng các cấu kiện

5.2 Tải trọng tác dụng

5.3 Tính mô men trong bản thang:

Mô men trong bản được tính theo các công thức trong bảng Phụ lục 17trang 488 Sách Bê tông cốt thép Tác giả Phạm Quang Minh (Phần cấu kiện cóbản) NXB Khoa học kỹ thuật năm 2006.:

M 1 = á 1 q’.l 1 l 2 ;

M 2 = á 2 q’.l 1 l 2 ;

2 0

6.1 Kích thước tiết diện cốn thang ((bxh) (150 350)= x

Hình 6.1 Kích thước tiết diện cốn thang 6.2 Sơ đồ tính

Là dầm đơn giản 2 đầu gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới

6.3. Xác định tải trọng lên cốn thang:

Thành phần tải trọng tác dụng song song với cốn thang gây nén và nhỏ nên

ta bỏ qua ảnh hưởng của thành phần lực này

h b

283 , 0 1 10 27

10 21 5 1

5

S w

s b

f n E

E

ϕ

885 , 0 5 , 11 01 , 0 1 1

2

).

1

h

h b

0 1 5 ,

= 18,9 kN

đai theo cấu tạo cho đoạn dầm tương ứng

Vậy bê tông và cốt đai đã đủ khả năng chống cắt, ta không cần phải tính cốt

Hình Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ BCN 7.2 Xác định tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

tt s s

Cạnh dài đặt thép theo cấu tạo φ6 a200

HÌNH MẶT CẮT NGANG CẤU TẠO BẢN CHIẾU

Q P

q

q

P = 18,74kN

q = 7,78 kN/m

Chọn a = 3 cm cho mọi tiết diện → h0 = 35 - 3 = 32 cm.

m b

62,67 10

0, 2411,5 220 320 =

ξ =

1 1 22

Q

h b

2

).

1 (

h

h b

theo cấu tạo cho đoạn dầm tương ứng

8.7.Bố trí cốt thép trong dầm DCN1:

ình Bố trí thép dầm chiếu nghỉ: DCN1 8.9.Tính toán cốt treo cho dầm DCN1:

Ở chỗ cốn thang gác lên dầm DCN1 có lực tập trung do cốn thang truyềnvào nên phải tính cốt treo cho dầm DCN1 để tránh bị phá hoại cục bộ

Lực tập trung do cốn truyền vào là: P = 16,98 KN

Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là:

s

h P h

n A R

− =

70 16,98.(1 )

270 2.0, 283.175

q

m b

51,9 10

0,211,5 220 320 =

Q

h b

2

).

1

h

h b

theo cấu tạo cho đoạn dầm tương ứng

9.7.Bố trí cốt thép trong dầm DCN2:

nh Bố trí thép dầm chiếu nghỉ: DCN2.

8.9.Tính toán cốt treo cho dầm DCN2:

Ở chỗ cốn thang gác lên dầm DCN2 có lực tập trung do cốn thang truyềnvào nên phải tính cốt treo cho dầm DCN2 để tránh bị phá hoại cục bộ

Lực tập trung do cốn truyền vào là: P = 16,98 KN

Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là:

s

h P h

n A R

− =

70 16,98.(1 )

270 2.0, 283.175

10. Tính toán dầm chiếu tới: DCT

10.1 Kích thước tiết diên D = (220x350)

Hình Sơ đồ tính dầm DCT 10.3 Xác định tải trọng:

con

Q P

- Tiết diện giữa nhịp, M = 57 kNm:

P

q

q

mmax max

max

02

m b

57 10

0, 2211,5 220 320 =

Q

h b

Qmax=29,99kN ≤ 0

2 0 4

2

).

1 (

h

h b

theo cấu tạo cho đoạn dầm tương ứng

8.7.Bố trí cốt thép trong dầm DCT:

Hì

nh Bố trí thép dầm chiếu tới.

8.9.Tính toán cốt treo cho dầm DCT:

Ở chỗ cốn thang gác lên dầm DCT có lực tập trung do cốn thang truyền vàonên phải tính cốt treo cho dầm DCT để tránh bị phá hoại cục bộ

Lực tập trung do cốn truyền vào là: P = 10,56 KN

Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là:

M >

0

.(1 )

s

h P h

n A R

− =

70 10,56.(1 )

270 2.0, 283.175

IV TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 15

1 Chọn sơ bộ kích thước khung, các số liệu tính toán:

1.1 Các kích thước khung:

Hình IV.1 Sơ đồ khung K3 trục 15

2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung:

220x700 220x350

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán (kN/m2)

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán (kN/m2)

.2 Tải trọng do hoạt tải:

BẢNG 3 HOẠT TẢI CÁC PHÒNG LẤY THEO TIÊU CHUẨN TCVN2737-1995

2.3 Trọng lượng bản thân một số cấu kiện chính:

TT Tiết diện Trọng lượng cấu kiện (kN/m) Giá trị

Tải từ các ô sàn làm việc 2 phương truyền vào dầm theo 2 phương:

- Phương cạnh ngắn: tải trọng phân bố từ sàn truyền vào dưới dạngtam giác Để đơn giản khi tính toán ta quy về dạng phân bố đều theo công thức:

17.02

a Phương án hoạt tải 1:

BẢNG HOẠT TẢI TẦNG MÁI TRUYỀN

LÊN KHUNG PHƯƠNG ÁN 1

Tải phân bố

b Phương án hoạt tải 2:

BẢNG HOẠT TẢI TẦNG MÁI TRUYỀN

LÊN KHUNG PHƯƠNG ÁN 2

P1

Giá trịkN/m

b c

d

g9

Giá trịkNG6

d

g9

BẢNG TĨNH TẢI TẦNG 2 TRUYỀN LÊN

KHUNG

Tải phân bốK

Giá trịkN/m

Giá trịkNG6

BẢNG HOẠT TẢI TẦNG 2,3,4,5 TRUYỀN

LÊN KHUNG (PA1)

Tải phân bốK

Tải tập trungK

d

P6

BẢNG HOẠT TẢI TẦNG 2,3,4,5 TRUYỀN

LÊN KHUNG (PA2)

được tính như sau:

Trong đó: n: Hệ số độ tin cậy n = 1,2

K: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địahình (lấy theo địa hình B)

Với B: chiều rộng tường chịu áp lực gió ( B = bước cột )

- Tính hệ số K: Tính bằng cách nội suy: (Cao độ được tính từ cốt tự nhiên)

tra bảng 6 TCVN 2737 - 1995( bằng phương pháp nội suy), ta có:

- Ta tính toán cho 2 trường hợp chất hoạt tải gió:

+ Gió thổi từ trái sang

+ Gió thổi từ phải sang

Sơ đồ chất tải trọng gió như hình vẽ ở trang bên

Sơ đồ tĩnh tải lên khung K3

17,02

Sơ đồ phương án hoạt tải 1 lên khung K3

13,9 4,95 27,8 4,95 13,9