GIẢNG ĐƯỜNG TTGDTX KIM THÀNH , HUYỆN KIM THÀNH TỈNH hải DƯƠNG

Chương 2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2.1 Sơ bộ phương án kết cấu 2.1.1 Phân tích các dạng kết cấu khung Theo TCXD 198:1997, các hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụngphổ biến

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD

Chương 1

kiến trúc 1.1 Giới thiệu chung về công trình.

1.1.1.3 Qui mô xây dung: Diện tích toàn khu trờng học là 2017,56 m2,trong đó

có cả diện tích đất để dự trữ phát triển sau này Diện tích chiếm đất của công trình xây dựng là 720 m2 Công trình đợc xây dựng với qui mô 9 tầng, diện tích sàn mỗi tầng là 720 m2.

1.1.2 Nhiệm vụ và chức năng:

Cùng với sự phát triển ngày càng tăng của nền kinh tế quốc dân,nhu cầu của xã hội về trình độ khoa học kĩ thuật của con ngời cũng tăng lên rất nhiều Chính vì lẽ đó đất nớc ta đã và đang thúc đẩy chính sách đào tạo con ngời có trình độ học vấn phù hợp với sự phát triển của thời đại Hiện tại đã có rất nhiều ngôi tr- ờng học các cấp đợc xây dựng trên khắp mọi miền của tổ quốc Hải Dơng là một tỉnh đang trên đà phát triển về kinh tế theo chính sách của Đảng và nhà nớc đã

có rất nhiều trờng học các cấp đợc xây dựng trên toàn địa bàn của huyện.

Công trình Giảng đờng TTGDTX Kim Thành đợc xây dựng tại huyện Kim Thành qui mô của trờng tơng đối lớn, mỗi năm có thể đáp ứng nhu cầu học tập của hơn một ngàn học sinh phổ thông, đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh trong khu vực

Cụng trỡnh với chiều cao 34.9m, mặt bằng khụng lớn do diện tớch khuụn viờn trường cú hạn Tuy nhiờn trong khuụn khổ một đồ ỏn tốt nghiệp, em cũng xin được mạnh dạn xem xột cụng trỡnh dưới quan điểm của một kỹ sư xõy dựng, phối hợp với cỏc bản vẽ kiến trỳc cú sẵn, bổ sung và chỉnh sữa để đưa ra giải phỏp kết cấu, cũng như cỏc biện phỏp thi cụng khả thi cho cụng trỡnh Tiờu chuẩn thiết kế kiến trỳc sử dụng cỏc hệ số cụng năng tốt nhất để thiết

kế về cỏc mặt diện tớch phũng, chiếu sỏng, giao thụng, cứu hoả, thoỏt nạn.

1.2 đặc điểm tự nhiên - xã hội

1.2.1 Đặc điểm Tự nhiên - Địa chất - Thuỷ văn:

Tỉnh Hải Dơng là tỉnh miền Bắc nớc ta, chịu ảnh hởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa: nóng, ẩm, ma nhiều Trong bản đồ phân vùng áp lực gió Hải Dơng thuộc khu vực gió IIIB.

1.2.2 Đặc điểm Dân c - Kinh tế - Xã hội:

Các điều kiện dân c - kinh tế - xã hội và hạ tầng xung quanh công trình rất thuận lợi.

Tỉnh Hải Dơng là thành phố có nền kinh tế và cơ sở hạ tầng đang phát triển mạnh Nhiều trụ sở văn phòng uy nghi, nhiều cây cầu lớn đợc xây dựng, giao trông phát triển, số ngời tham gia giao thông cao, dân c tập trung đông, phố ph- ờng đợc tổ chức khoa học, sạch sẽ, phân chia tơng đối ổn định và tỉ mỉ, ngoài các cơ quan hành chính, các đơn vị kinh tế trong thành phố còn có nhiều trờng Đại học và Cao đẳng…

Những điều đó phần nào nói lên mức độ của cuộc sống vật chất và tinh thần của ngời dân tỉnh Hải Dơng và do đó những nhu cầu về học tập rất lớn

1.3 Giải phỏp kiến trỳc :

1.3.1 Giải phỏp kiến trỳc mặt đứng :

Mặt đứng cụng trỡnh thể hiện phần kiến trỳc bờn ngoài, là bộ mặt của tào nhà

được xõy dựng Mặt đứng cụng trỡnh gúp phần tạo nờn quần thể kiến trỳc cỏc toà nhà trong khuụn viờn trường núi riờng và quyết định nhịp điệu kiến trỳc toàn khu vực núi chung Mặc dự là một trường học nhưng đựơc bố trớ khỏ trang nhó với nhiều khung cửa kớnh tại cỏc tầng căng tin, sảnh cầu thang, cửa sổ, và đặc biệt là hệ khung kớnh thẳng đứng dọc theo hệ cầu thang ở mặt chớnh diện của toà nhà tạo cho toà nhà thờm uy nghi, hiện đại Từ tầng 2-8 với hệ thống lan can bằng gạch chỉ màu đỏ bao lấy hệ cửa chớnh sau và hai cửa sổ tạo cho cỏc căn phũng trở nờn rộng thoỏng và thoải mỏi và tạo thờm những nột kiến trỳc đầy sức sống cho toà nhà Tuy nhiờn những nột kiến trỳc đú vẫn mang tớnh mạch lạc, rỏ ràng của một khu học tập chứ khụng mang nặng về tớnh kiến trỳc phức tạp

Toà nhà cú mặt bằng chữ nhật Tổng chiều cao của toà nhà là 34.9 m Trong

đú chiều cao cỏc tầng như sau:

- Tầng một cú chiều cao 3.6m.

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD

- Cỏc tầng cũn lại cao 3.6m

Mặt đứng của toà nhà cú kiến trỳc hài hoà với cảnh quan Vật liệu trang trớ mặt ngoài cũn sử dụng vật liệu sơn nhiệt đới trang trớ cho cụng trỡnh, để tạo cho cụng trỡnh đẹp hơn và phự hợp với điều kiện khớ hậu nước ta

- Khu hành lang rộng 2.4m là không gian để học sinh vào phòng học

- Tầng 1 đợc bố trí nhà kho, một phòng thí nghiệm có diện tích là 8.2x12.6m, một phòng chuẩn bị có diện tích là 4.2x2x8.2m.

- Khu vệ sinh đợc bố trí ở gần cầu thang với diện tích là 4.2x8.2m Hộp

kỹ thuật bố trí trong khu WC để thu nớc thải ở các tầng xuống.

1.3.2 2 Tầng 2-8 đợc bố trí:

- Khu hành lang rộng 2.4m là không gian để các học sinh vào phòng học.

- Các tầng đợc bố trí 2 phòng học có diện tích 8.2x8.4m, 2 phòng thí nghiệm có diện tích 8.2x12.6m, 2 phòng chờ giáo viên và phòng chuẩn bị thí nghiệm có diện tích 4.2x8.2m, khu vệ sinh là 4.2x8.2m

1.3.2 3 Tầng mái đợc bố trí:

Tầng mỏi ngoài tum thang lờn mỏi cũn bố trớ cỏc bể nước Mỗi bể cú diện tớch 10m3 Hệ che mỏi là lớp tụn màu đỏ sẩm chống núng, cỏch nhiệt cú độ dốc 20% để thoỏt nước về hệ thống ống thoỏt nước cú đường kớnh 110mm bố trớ ở cỏc gúc mỏi Trờn mỏi cũn bố trớ hệ cột thộp thu sột nhằm chống sột cho ngụi nhà Bao quanh mặt bằng mỏi là hệ mỏi đua bằng bờtụng cốt thộp dốc 30% vào trong rộng ra mỗi bờn 1.5m nhằm chống ướt hay ẩm do nước mưa và thu nước vào ống thu nước

1.3.3 Giải pháp cấu tạo và mặt cắt

Chiều cao từ tầng 1-9 là 3.6m, các tầng đều có hệ thống cửa sổ và cửa đi

đều lu thông và nhận gió, ánh sáng Có một thang bộ bố trí chính giữa công trình

phục vụ thuận lợi cho việc di chuyển theo phơng đứng của mọi ngời trong toà nhà

Toàn bộ tờng nhà xây gạch đặc #75 với vữa XM #50, trát trong và ngoài bằng vữa XM #50 Nền nhà lát đá Granit vữa XM #50 dày 15mm,khu vệ sinh ốp gạch men kính cao 1800 kể từ mặt sàn Cửa gỗ dùng gỗ nhóm 3 sơn màu vàng kem, hoa sắt cửa sổ sơn một nớc chống gỉ sau đó sơn 2 nớc màu vàng kem Mái dùng

2 lớp gạch lá nem,gạch thông tâm,vữa xi măng chốnh thấm,bê tông xỉ tạo dốc Sàn BTCT #200 đổ tại chỗ dày 10cm, trát trần vữa XM #50 dày 15, các tầng đều

đợc làm hệ khung xơng thép trần giả và tấm trần nhựa Lambris đài loan Xung quanh nhà bố trí hệ thống rãnh thoát nớc rộng 300 sâu 250 láng vữa XM #75 dày

20, lòng rãnh đánh dốc về phía ga thu nớc Các tầng quét sơn màu vàng nhạt.

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD

1.3 4 Các giải pháp kỹ thuật tơng ứng của công trình

1.3.4.1 Giải pháp thông gió chiếu sáng.

Mỗi phòng trong công trình đều có hệ thống cửa sổ và cửa đi, phía mặt

đứng là cửa kính nên việc thông gió và chiếu sáng đều đợc đảm bảo Các phòng

đều đợc thông thoáng và đợc chiếu sáng tự nhiên từ hệ thống cửa sổ, cửa đi, hành lang và các sảnh tầng kết hợp với thông gió và chiếu sáng nhân tạo.

Mỗi phòng học đợc bố trí các bóng đèn huỳnh quang loại dài 1.2m để đảm bảo trong phòng luôn có đầy đủ ánh sáng khoảng 30lux/m2.

1.3.4.2 Giải pháp bố trí giao thông.

Giao thông theo phơng ngang trên mặt bằng có đặc điểm là cửa đi của các phòng đều mở ra sảnh của các tầng, từ đây có thể ra thang bộ để lên xuống tuỳ

ý, đây là nút giao thông theo phơng đứng (cầu thang).

Giao thông theo phơng đứng gồm 2 thang bộ, mỗi thang gồm 2 vế thang(mỗi vế thang rộng 1,74m) thuận tiện cho việc đi lại và đủ kích thớc để vận chuyển đồ đạc cho các phòng, đáp ứng đợc yêu cầu đi lại và các sự cố có thể xảy ra.

1.3 4.3 Giải pháp cung cấp điện nớc và thông tin.

a Hệ thống cấp nớc.

Nớc cấp đợc lấy từ mạng cấp nớc bên ngoài khu vực qua đồng hồ đo lu ợng nớc vào bể nớc ngầm của công trình có dung tích 88,56m3 (kể cả dự trữ cho chữa cháylà 54m3 trong 3 giờ) Bố trí 2 máy bơm nớc sinh hoạt (1 làm việc + 1

l-dự phòng) bơm nớc từ trạm bơm nớc ở bể ngầm lên bể chứa nớc trên mái (có thiết bị điều khiển tự động) Nớc từ bể chứa nớc trên mái sẽ đợc phân phối qua ống chính, ống nhánh đến tất cả các thiết bị dùng nớc trong công trình Nớc nóng sẽ đợc cung cấp bởi các bình đun nớc nóng đặt độc lập tại mỗi khu vệ sinh của từng tầng Đờng ống cấp nớc dùng ống thép tráng kẽm có đờng kính từ φ 15

đến φ 65 Đờng ống trong nhà đi ngầm sàn, ngầm tờng và đi trong hộp kỹ thuật.

Đờng ống sau khi lắp đặt xong đều phải đợc thử áp lực và khử trùng trớc khi sử dụng, điều này đảm bảo yêu cầu lắp đặt và yêu cầu vệ sinh.

b Hệ thống thoát nớc và thông hơi.

Hệ thống thoát nớc thải sinh hoạt đợc thiết kế cho tất cả các khu vệ sinh trong khu nhà Có hai hệ thống thoát nớc bẩn và hệ thống thoát phân Nớc thải sinh hoạt từ các xí tiểu vệ sinh đợc thu vào hệ thống ống dẫn, qua xử lý cục bộ bằng bể tự hoại, sau đó đợc đa vào hệ thống cống thoát nớc bên ngoài của khu vực Hệ thống ống đứng thông hơi φ 60 đợc bố trí đa lên mái và cao vợt khỏi mái một khoảng 700mm Toàn bộ ống thông hơi và ống thoát nớc dùng ống nhựa PVC của Việt nam, riêng ống đứng thoát phân bằng gang Các đờng ống đi ngầm trong tờng, trong hộp kỹ thuật, trong trần hoặc ngầm sàn.

c Hệ thống cấp điện

Nguồn cung cấp điện của công trình là điện 3 pha 4 dây 380V/ 220V.

Cung cấp điện động lực và chiếu sáng cho toàn công trình đợc lấy từ trạm biến thế đã xây dựng cạnh công trình Phân phối điện từ tủ điện tổng đến các bảng phân phối điện của các phòng bằng các tuyến dây đi trong hộp kỹ thuật điện Dây dẫn từ bảng phân phối điện đến công tắc, ổ cắm điện và từ công tắc đến đèn,

đợc luồn trong ống nhựa đi trên trần giả hoặc chôn ngầm trần, tờng Tại tủ điện tổng đặt các đồng hồ đo điện năng tiêu thụ cho toàn nhà, thang máy, bơm nớc và chiếu sáng công cộng Mỗi phòng đều có 1 đồng hồ đo điện năng riêng đặt tại hộp công tơ tập trung ở phòng kỹ thuật của từng tầng

d Hệ thống thông tin tín hiệu.

Dây điện thoại dùng loại 4 lõi đợc luồn trong ống PVC và chôn ngầm trong

tờng, trần Dây tín hiệu angten dùng cáp đồng, luồn trong ống PVC chôn ngầm trong tờng Tín hiệu thu phát đợc lấy từ trên mái xuống, qua bộ chia tín hiệu và

đi đến từng phòng

Trong mỗi phòng có đặt bộ chia tín hiệu loại hai đờng, tín hiệu sau bộ chia

đ-ợc dẫn đến các ổ cắm điện Trong mỗi căn hộ trớc mắt sẽ lắp 2 ổ cắm máy tính,

2 ổ cắm điện thoại, trong quá trình sử dụng tuỳ theo nhu cầu thực tế khi sử dụng

mà ta có thể lắp đặt thêm các ổ cắm điện và điện thoại.

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD

1.3.4.4 Giải pháp phòng hoả.

Bố trí hộp vòi chữa cháy ở mỗi sảnh cầu thang của từng tầng Vị trí của hộp vòi chữa cháy đợc bố trí sao cho ngời đứng thao tác đợc dễ dàng Các hộp vòi chữa cháy đảm bảo cung cấp nớc chữa cháy cho toàn công trình khi có cháy xảy

ra Mỗi hộp vòi chữa cháy đợc trang bị 1 cuộn vòi chữa cháy đờng kính 50mm, dài 30m, vòi phun đờng kính 13mm có van góc Bố trí một bơm chữa cháy đặt trong phòng bơm (đợc tăng cờng thêm bởi bơm nớc sinh hoạt) bơm nớc qua ống chính, ống nhánh đến tất cả các họng chữa cháy ở các tầng trong toàn công trình.

Bố trí một máy bơm chạy động cơ Điezel để cấp nớc chữa cháy khi mất điện Bơm cấp nớc chữa cháy và bơm cấp nớc sinh hoạt đợc đấu nối kết hợp để có thể

hỗ trợ lẫn nhau khi cần thiết Bể chứa nớc chữa cháy đợc dùng kết hợp với bể chứa nớc sinh hoạt có dung tích hữu ích tổng cộng là 88,56m3, trong đó có 54m3dành cho cấp nớc chữa cháy và luôn đảm bảo dự trữ đủ lợng nớc cứu hoả yêu cầu, trong bể có lắp bộ điều khiển khống chế mức hút của bơm sinh hoạt Bố trí hai họng chờ bên ngoài công trình Họng chờ này đợc lắp đặt để nối hệ thống đ- ờng ống chữa cháy bên trong với nguồn cấp nớc chữa cháy từ bên ngoài Trong trờng hợp nguồn nớc chữa cháy ban đầu không đủ khả năng cung cấp, xe chữa cháy sẽ bơm nớc qua họng chờ này để tăng cờng thêm nguồn nớc chữa cháy, cũng nh trờng hợp bơm cứu hoả bị sự cố hoặc nguồn nớc chữa cháy ban đầu đã cạn kiệt.

 KẾT LUẬN :

Qua phõn tớch cỏc giải phỏp kiến trỳc trờn ta thấy cụng trỡnh khỏ hợp lý về mặt cụng năng cũng như hợp lý về giải phỏp kiến trỳc của một trường học dành cho học sinh chắc chắn cụng trỡnh xõy dựng nờn gúp phần cải tạo cho thành phố đẹp hơn và văn minh hơn Và cú thể sẽ được ỏp dụng rộng rói cho nhiều trường học trong thành phố cũng như trong cả nước, nhằm nõng cao chất lượng đào tạo học sinh cũng như mụi trường thuận lợi cho học sinh học tập và nghiờn cứu.

Chương 2

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1 Sơ bộ phương án kết cấu

2.1.1 Phân tích các dạng kết cấu khung

Theo TCXD 198:1997, các hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụngphổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực,

hệ khung-vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp Việc lựa chọn hệkết cấu dạng nào phụ thuộc vào điều kiện làm việc cụ thể của công trình, công năng sửdụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang như gió và động đất

2.1.1.1 Hệ kết cấu khung

Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, thích hợp với các côngtrình công cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhưng lại có nhược điểm

là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn

Trong thực tế, hệ kết cấu khung được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 20 tầng vớicấp phòng chống động đất ≤ 7; 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đấtcấp 8; 10 tầng đối với cấp 9

2.1.3.3 Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng

Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo 1 phương, 2 phươnghoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng Đặc điểm quan trọng của loạikết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các côngtrình cao trên 20 tầng

Tuy nhiên, độ cứng theo phương ngang của các vách cứng tỏ ra là hiệu quả rõ rệt

ở những độ cao nhất định, khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cứng phải cókích thước đủ lớn, mà điều đó thì khó có thể thực hiện được

Trong thực tế, hệ kết cấu vách cứng được sử dụng có hiệu quả cho các ngôi nhàdưới 40 tầng với cấp phòng chống động đất cấp 7; độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấpphòng chống động đất cao hơn

2.1.3.4 Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng)

Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo ra bằng sự kết hợp hệthống khung và hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khuvực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vực vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các

2.1.3.5 Hệ thống kết cấu đặc biệt

(Bao gồm hệ thống khung không gian ở các tầng dưới, phía trên là hệ khunggiằng) Đây là loại kết cấu đặc biệt, được ứng dụng cho các công trình mà ở các tầngdưới đòi hỏi các không gian lớn; khi thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến tầng chuyểntiếp từ hệ thống khung sang hệ thống khung giằng Nhìn chung, phương pháp thiết kếcho hệ kết cấu này khá phức tạp, đặc biệt là vấn đề thiết kế kháng chấn

2.1.3.6 Hệ kết cấu hình ống

Hệ kết cấu hình ống có thể được cấu tạo bằng một ống bao xung quanh nhà baogồm hệ thống cột, dầm, giằng và cũng có thể được cấu tạo thành hệ thống ống trongống Trong nhiều trường hợp, người ta cấu tạo hệ thống ống ở phía ngoài, còn phíatrong nhà là hệ thống khung hoặc vách cứng

Hệ kết cấu hình ống có độ cứng theo phương ngang lớn, thích hợp cho các côngtrình cao từ 25 đến 70 tầng

2.1.3.7 Hệ kết cấu hình hộp

Đối với các công trình có độ cao và mặt bằng lớn, ngoài việc tạo ra hệ thốngkhung bao quanh làm thành ống, người ta còn tạo ra các vách phía trong bằng hệ thốngkhung với mạng cột xếp thành hàng

Hệ kết cấu đặc biệt này có khả năng chịu lực ngang lớn thích hợp cho nhữngcông trình rất cao, có khi tới 100 tầng

2.1.4 Phương án lựa chọn

Căn cứ vào xu hướng phát triển của ngành kết cấu, căn cứ vào yêu cầu công năng

và kích thước, quy mô công trình chọn giải pháp kết cấu hệ khung chịu lực Các dầmvượt khẩu độ 6m, 4m, 7m, 3m, 5m

- Kết cấu móng: dựa trên tài liệu địa chất công trình, với hình dáng và kích thước

sơ bộ về kiến trúc ta lựa chọn giải pháp móng cọc BTCT

- Kết cấu thân nhà: khung chịu lực BTCT, tường gạch 220 xây chèn, sàn BTCT

đổ tại chỗ , hệ dầm sàn và mái đều bằng BTCT#200 đổ tại chỗ

- Kết cấu bao che: khối xây gạch chỉ tường 220 vữa XM#50

Căn cứ vào tình hình địa chất công trình, giải pháp nền móng, kích thước hìnhhọc của khung ta phải quyết định một sơ đồ tính toán và cấu tạo khung

Khi lập sơ đồ tính toán khung, để đơn giản tính toán, dễ dàng vào số liệu chomáy tính hoặc tạo ra những sơ đồ đối xứng mà không mắc phải những sai số đáng kể

có thể làm những phép đơn giản hoá sau đây:

- Nếu chiều dài các nhịp khác nhau dưới 10% thì có thể đổi thành sơ đồ đều nhịp

để tính nội lực với chiều dài nhịp tính toán bằng giá trị trung bình của chiều dài cácnhịp

- Nếu độ dốc của xà ngang nhỏ hơn 1/8 thì trong sơ đồ tính có thể xem là nằmngang, khi đó chiều cao cột lấy là giá trị trung bình

- Cho phép chuyển tải trọng sang phải hoặc sang trái một đoạn không quá 1/20nhịp để làm cho sơ đồ tính toán trở thành đối xứng hay phản đối xứng

- Nếu trong một xà có từ 5 tải tập trung trở lên thì có thể đổi thành tải trọng phân

bố

- Khi khung có nhiều nhịp bằng nhau và tải trọng giống nhau trong các nhịp thì

có thể đổi thành khung 3 nhịp để tính, nội lực ở các nhịp giữa lấy như nhau

Cần phải xác lập các trường hợp tải trọng tham gia vào quá trình tổ hợp tải trọng.Trên sơ đồ tính toán khung phải có đủ các trường hợp tải trọng đó Đối với khung nhànhiều tầng nhiều nhịp không có cầu chạy thì có thể xét trường hợp tải trọng sau:

+ Trọng lượng bản thân của kết cấu (bao che và chịu lực)

+ Hai trường hợp hoạt tải xếp theo kiểu cách tầng cách nhịp

+ Bốn trường hợp tải trọng gió (gió thổi từ trái qua phải và gió thổi từ phải quatrái, gió thổi từ trước đến sau và từ sau đến trước)

+ Nếu có xét đến động đất thì phải xét một số trường hợp của tải trọng động đất Nếu hoạt tải sử dụng quá bé không vượt quá 10% của trọng lượng bản thân côngtrình thì có thể không cần tính riêng mà cộng ngay với trọng lượng bản thân của kếtcấu

2.1.2.1 Ưu nhược điểm của phương pháp lựa chọn

Đồ án tốt nghiệp KSXD

Ngày nay, kết cấu khung BTCT được sử dụng rất rộng rãi vì rất nhiều công trìnhđòi hỏi kiến trúc phải tạo ra được một không gian lớn, nhịp lớn phục vụ nhu cầu củacon người trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội

Khung BTCT toàn khối được sử dụng rất rộng rãi cho nhà một tầng và nhiềutầng; một nhịp và nhiều nhịp.Ưu điểm cơ bản khung toàn khối là dễ tạo được nút cứng

so với khung lắp ghép và khung bằng các vật liệu khác

2.1.4.3 Chọn sơ đồ tính

Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, được lập ra chủ yếu nhằmhiện thực hoá khả năng tính toán các kết cấu phức tạp Như vậy với cách tính thủcông, người thiết kế buộc phải dùng các sơ đồ tính toán đơn giản, chấp nhận việc chiacắt kết cấu thành các phần nhỏ hơn bằng cách bỏ qua các liên kết không gian Đồngthời sự làm việc của vật liệu cũng được đơn giản hoá, cho rằng nó làm việc trong giaiđoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke Hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ củamáy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháptính 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 sốhọc không còn là một trở ngại nữa Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tínhsát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệphụ thuộc khác nhau trong không gian

Với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ ánnày sử dụng sơ đồ tính toán khung phẳng

2.1.5 Kích thước sơ bộ của kết cấu (cột, dầm, sàn…) và vật liệu

2.1.5.3 Chọn kích thước sàn

Hình 2-1: Mặt bằng kết cấu sàn tầng điển hình

Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,6m là tương đối cao đốivới nhà làm việc, đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt khi bố trí các vách ngăn tạm, tạo khônggian rộng, ta chọn phương án sàn sườn toàn khối với các ô sàn điển hình ChiÒu dµy sµn ph¶i

Với: D - Hệ số phụ thuộc tải trọng tác dụng lên bản, D = 0,8÷1,4

m - Hệ số phụ thuộc liên kết của bản Với bản kê 4 cạnh m = 40÷45

Chiều rộng dầm thường được lấy bd = (1/4-1/2) hd.

a.TiÕt diÖn dÇm ngang trong phßng: (DÇm chÝnh)

NhÞp dÇm L1 = 820 cm;

=>hdc = )L

12

110

1( ÷ = 82cm ÷ 68cm

=> chän chiÒu cao dÇm chÝnh hdc = 70cm

ChiÒu réng dÇm chÝnh:

bdc = (0,25÷0,5)hdc = (0,25÷0,5)*70 = 17,5cm ÷ 35 cm

=> chän bÒ réng dÇm chÝnh bdc = 22cm

VËy víi dÇm chÝnh trong phßng chän: hdc = 70 cm.bdc = 22 cm

b.TiÕt diÖn dÇm däc trong phßng (dÇm phô):

NhÞp dÇm L2= 4,2m

=> hdp= ) 2

20

112

1( ÷ L =30cm ÷ 20cm => chän hdp = 30cm;

1( ÷ L = 24cm => chän hd3 = 30 cm;

Công thức xác định :

F = 1,1 N

R (2-3) Trong đó: F - Diện tích tiết diện cột

N - Lực dọc tính theo diện truyền tải: N = n.S.q (Kg)

n – Số tầng của công trình (9 tầng)

S – Diện tích chịu tải của cột (m2)

a b c

-tr¸t trÇn dµy 15 -sµn btct m¸c 200 dµy100

Hình 3.3 MÆt c¾t sµn B¶ng 2.1 TÜnh t¶i sµn phßng

Bảng 2.3.Tĩnh tải sênô mái:

Thứ

tự Cấu tạo lớp mái

Bề dày(m)

Dung trọng(KG/m 3 ) n

Dung trọng(KG/m 3 ) n

2.2.1.2 Tĩnh tải tờng: Có 2 loại tờng đợc sử dụng là tờng gạch 220 và tờng gạch 110 Cả 2

đều đợc trát 2 bên bằng lớp vữa dày 15mm mỗi bên Dựa vào số liệu đó ta lập bảng:

Dung trọng(KG/m 3 ) n

Do mái không sử dụng nên ta dùng hoạt tải sửa chữa để tính toán Ptc = 75 KG/m2 Hệ

số vợt tải n = 1,3

Ptt = n x Ptc = 1,3 x 75 = 97,5 KG/m2

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD

2.2.2.3.Hoạt tải sênô:

Hoạt tải tiêu chuẩn: Ptc = 75 KG/m2

Hoạt tải tính toán: Ptt = n x Ptc = 1,3 x 75 = 97,5 KG/m2

2.2.2.4.Hoạt tải gió:

Địa điểm xây dựng tại Hải Dơng, thuộc vựng III B

=> ỏp lực giú tiờu chuẩn W0 = 125 KG/cm2

Tải trọng gió tác dụng nên 1m2 bề mặt thẳng đứng:

Bảng 2-7: tính thành phần tĩnh của tải trọng gió

Cao chÞu t¶i

Giã ®Èy (daN/m 2 )

W d

Giã hót (daN/m 2 )

W h

Tæng ¸p lùc giã

W tt

Giã hót quy vÒ dÇm

Giã ®Èy quy vÒ dÇm

K(Vùng B) n

Gió đẩy(daN/m2)

Gió hút(daN/m2)

Tổng áplực gió

Đồ án tốt nghiệp KSXD

Lập sơ đồ các trường hợp tải trọng

Sơ đồ tính được lập trong phần mềm tính kết cấu ETABS 9.7.1 dưới dạng khungkhông gian có sự tham gia của phần tử frame là dầm, cột và các phần tử shell là sàn,vách thang máy, vách thang bộ

Tải trọng được nhập trực tiếp lên các phần tử chịu tải theo các trường hợp tảitrọng Phần tải trọng bản thân do máy tự tính nên ta chỉ nhập tĩnh tải phụ thêm ngoàitải trọng bản thân Hoạt tải tính toán được nhân với hệ số giảm tải trước khi nhập vàomáy

Nội lực của các phần tử được xuất ra và tổ hợp theo các quy định trong TCVN2737-1995 và TCXD 198-1997

Yêu cầu nhiệm vụ tính toán khung trục 4

Khai báo và gán các tải trong

TT, HT1, HT2, HT3, GT, GP

Xây dựng mô hình etabs

Sơ đồ gán HT1 của tầng điển hình (STORY 2)

Sơ đồ gán HT2 của tầng điển hình (STORY 2)

Sơ đồ gán HT3 của tầng điển hình (STORY 2)

Gió Phải tầng điển hình (STORY 4)

Đồ án tốt nghiệp KSXD

Gió Trái tầng điển hình (STORY 4) Tính toán nội lực cho công trình

Tính toán nội lực cho các kết cấu chính của công trình

Giới thiệu phần mềm tính toán

Để tính toán kết cấu một công trình xây dựng dân dụng có nhiều phần mềm kếtcấu trong và ngoài nước để các nhà thiết kế lựa chọn như: SAP 2000 (CSI-Mỹ),STAAD III/PRO (REI-Mỹ), PKPM (Trung Quốc), ACECOM (Thái Lan), KPW (CIC

- Việt Nam), VINASAS (CIC - Việt Nam) Song việc tính toán và thiết kế nhà caotầng sẽ phức tạp hơn rất nhiều bởi trong quá trình tính toán phải kể đến các thành phầntải trọng động như: gió động, động đất tác dụng lên công trình, cũng như việc thiết kếkiểm tra các cấu kiện dầm, cột, vách cứng, sàn sau khi đã có kết quả nội lực Do đóviệc lựa chọn một phần mềm kết cấu đáp ứng được các điều kiện như: dễ sử dụng, độtin cậy cao và đáp ứng được các yêu cầu thực tế trong tính toán và thiết kế kết cấu nhàcao tầng là một lựa chọn cần cân nhắc đối với các kĩ sư kết cấu

Ra đời từ đầu những năm 70, ETABS là phần mềm kết cấu chuyên dụng trongtính toán và thiết kế nhà cao tầng ETABS có xuất xứ từ trường Đại học Berkeley vàcùng họ với SAP 2000 Điểm nổi bật của ETABS ở đây mà các phần mềm kết cấukhác không có như:

ETABS là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà caotầng

Giao diện được tích hợp hoàn toàn với môi trường Windows 95/98/NT/2000/XP

- Tất cả các thao tác được thực hiện trên màn hình đồ hoạ thân thiện

- Tính năng vượt trội khi vào số liệu, chỉnh sửa và sao chép dễ dàng, thuận tiệntheo khái niệm tầng tương tự

- Tối ưu mô hình hoá nhà nhiều tầng Có thể mô hình các dạng kết cấu nhà caotầng: Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắpghép, lõi toàn khối…

- Các thư viện kết cấu sẵn có hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, váchtrên mặt bằng hoặc mặt đứng công trình bằng các công cụ mô hình đặc biệt.

- Kích thước chính xác với hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD.Đặc biệt là hệ trục định vị mặt bằng kết cấu

- Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trờng AutoCAD (file *.DXF)

- Tự động tính toán tải trọng cho các kiểu tải sau: tải trọng bản thân, gió tĩnh,động đất theo tiêu chuẩn UBC, BS8110, BOCA96, hàm tải trọng phổ(Response Spectrum Function), hàm tải trọng đáp ứng theo thời gian (TimeHistory Function)…

- Tự động xác định khối lượng và trọng lượng các tầng

- Tự động xác định tâm hình học, tâm cứng và tâm khối lượng công trình

- Tự động xác định chu kì và tần số dao động riêng theo hai phương pháp EigenVectors và Ritz Vectors theo mô hình kết cấu không gian thực tế của công trình.Đặc biệt có thể can thiệp và áp dụng các tiêu chuẩn tải trọng khác như: tải trọnggió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đấtViệt Nam hoặc tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga (SNIPII-87 hoặc SNIPII-95).Phân tích và tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn với lựa chọnphân tích tuyến tính hoặc phi tuyến

Thời gian thực hiện phân tích, tính toán công trình giảm một cách đáng kể so vớicác chương trình tính kết cấu khác

Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp cho việcthiết kế, kiểm tra cấu kiện một cách nhanh chóng, chính xác

- Thiết kế và kiểm tra cấu kiện dầm, sàn, cột, vách theo các tiêu chuẩn:

ACI318-99, UBC97, BS8110-89, EUROCODE 2-1992, INDIAN IS 456-2000, A23.3-94 … Trong đó: cấu kiện dầm tính ra đến diện tích thép Fa, cấu kiện cộttính ra đến diện tích thép Fa (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tracấu kiện cột), cấu kiện vách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩnACI318-99, UBC97, BS8110 (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tracấu kiện vách)

CSA Thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính toáncông trình

Ngoài ra, ETABS có thể tính toán và thiết kế cho cấu kiện dầm tổ hợp(Composite Beam), thực hiện thiết kế chi tiết liên kết tại các nút đối với kết cấu thép(Joint Steel Design) theo các tiêu chuẩn thông dụng trên thế giới

Mặc dù mới xuất hiện ở Việt Nam, xong có thể khẳng định ETABS là phần mềmkết cấu nổi trội và tiện dụng hơn hẳn so với các phần mềm kết cấu khác như: SAP

2000, STAAD III/PRO, PKPM trong việc tính toán và thiết kế nhà cao tầng Mục tiêu của việc phát triển và xây dựng nhà cao tầng ngoài việc đảm bảo các yêu cầu

về kiến trúc, môi trường, cảnh quan, … thì vấn đề tính toán thiết kế kết cấu công trìnhvẫn được đặt lên hàng đầu Do đó việc lựa chọn một phần mềm phù hợp, rút ngắn thờigian, tiết kiệm tiền bạc và có độ tin cậy cao hoàn toàn do các kĩ sư kết cấu và các đơn

=2,5 T/m3 chương trình tự động dồn tải dồn tĩnh tải về khung nút

Do vậy trong trường hợp Tĩnh tải ta đưa vào hệ số Selfweigh = 1,1; có nghĩa làtrọng lượng của bản sàn BTCT dày 10 cm đã được máy tự động tính với hệ số vượt tải1,1; Như vậy chỉ cần khai báo TL các lớp cấu tạo: gạch lát, vữa lót, vữa trát, tườngtrên sàn, sàn Vệ sinh, thêm vào Tĩnh tải.Tải trọng tường ngoài và vách ngăn đã tính vàđưa về dải phân bố trên đơn vị dài tác dụng lên các dầm tương ứng có tường ngăn 2) Hoạt tải đứng:

Chương trình ETABS có thể tự động dồn tải về các cấu kiện cho nên hoạt tảithẳng đứng tác dụng lên các bản sàn được khai báo trên phần tử shell (Bản sàn) với

thứ nguyên lực trên đơn vị vuông; chương trình tự động dồn tải trọng về khung nút.Các ô sàn khác nhau được gán giá trị hoạt tải sử dụng thực tế của ô sàn ấy.

3) Tải trọng gió:

- Thành phần gió tĩnh (gió X, gió Y)

Thành phần gió tĩnh được tính đưa về tâm cứng tại các mức sàn (theo phươngtương ứng) theo diện tích bề mặt đón gió của công trình

- Thành phần gió động (gió X, gió Y)

Thành phần gió động được tính đưa về tâm khối lượng tại các mức sàn (theophương tương ứng) theo diện tích bề mặt đón gió của công trình

STORY7 dầm AB

COMB9 0.19 7.03 -6.544

0.22 0.3

COMB11 0.9 -0.16 1.33 COMB2 -0.03 -7.4 -2.825

STORY1

C43 COMB3 -278.23 3.43 5

0.3 0.7

C43 COMB4 -224.84 13.52 33.372 C43 COMB4 -224.84 13.52 33.372

STORY4

C25 COMB11 -156 -10.56 -17.921

0.3 0.6

C25 COMB11 -155.24 -10.56 -2.615 C25 COMB11 -156 -10.56 -17.921

STORY4

C43 COMB8 -189.32 12.86 22.762

0.3 0.6

C43 COMB8 -187.8 12.86 -14.532 C43 TOHOP MAX -140.87 12.86 22.762

STORY9

C25 COMB11 -22.53 -9.39 -13.909

0.3 0.5

C25 COMB11 -21.88 -9.39 -0.295 C25 COMB11 -21.22 -9.39 13.32

STORY9

C43 COMB8 -31.87 8.07 13.116

0.3 0.5

C43 COMB8 -30.56 8.07 -10.279 C43 COMB8 -31.87 8.07 13.116

TẦNG CÔT TÔ HỢP N Q M b(m) h(m)

STORY1

C7 COMB8 -91.45 0.35 0.674

0.22 0.22 C7 COMB4 -83.77 0.39 0.748

C7 TOHOP MAX -19.17 0.39 0.748

Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo a = 1,5cm ;

Chiều cao làm việc ho = 10 – 1,5 = 8,5 cm

Tra bảng VI phần phụ lục sỏch “Sàn bờ tụng cốt thộp toàn khối”-NXB Khoa học

l

l

Gọi cỏc cạnh bản là A1, B1, A2, B2 Cỏc cạnh đú cú thể kờ tự do ở cạnh biờn, làliờn kết cứng hoặc là cỏc cạnh giữa của ụ bản liờn tục Gọi mụmen õm tỏc dụng phõn

bố trờn cỏc cạnh đú là MA1, MB1, MA2, MB2 Cỏc mụmen đú tồn tại trờn cỏc gối giữahoặc cạnh liờn kết cứng Với cạnh biờn tự do cỏc mụmen tương ứng trờn cỏc cạnh ấybằng khụng Ở vựng giữa của ụ bản cú mụmen dương theo hai phương là M1 và M2.Cốt thộp trong mỗi phương được bố trớ đều nhau, dựng phương trỡnh sau:

1 t 2 B 2 A 2 2

t 1 B 1 A 1 1

t 2 t

2 1 t

12

)ll3(l

Đồ án tốt nghiệp KSXD GVHD: PGS.TS Đào Văn Tuấn

Xét tỉ số 2 cạnh ô bản: l2 / l1 = 4,2/2,75 = 1,53< 2 nên bản làm việc theo hai phơng , Tính bảntheo sơ đồ khớp dẻo với sơ đồ tính bản liên tục kê 4 cạnh:

Xác định nội lực :

- Tĩnh tải: 0,379T /m2

- Hoạt tải: 0,24T/m2

- Tải trọng toàn khối = 0,619T/m2

Để đơn giản cho thi công ta chọn phơng án bố trí thép đều theo hai phơng Khi

t b a

t t

t

q

++

++

3.2.4 ễ bản hành lang (bản kờ hai cạnh)

Xét tỉ số 2 cạnh ô bản: l2 / l1 = 4,2/2,4 = 1,75 < 2 nên bản làm việc theo hai phơng , Tính bảntheo sơ đồ khớp dẻo với sơ đồ tính bản liên tục kê 4 cạnh :

Đồ án tốt nghiệp KSXD GVHD: PGS.TS Đào Văn Tuấn

t b a

t t

l

l = = <

⇒Tính toán theo bản kê 4 cạnh làm việc theo hai phương.

Trong trường hợp tổng quát, công thức tính cho tất cả các loại ô bản có dạng :

Mô men dương lớn nhất ở giữa bản:

Hoạt tải tác dụng lên sàn là: theo TCVN 2737-1995

Hoạt tải sàn trong phòng vệ sinh là 200(kg/m2)

Hệ số vượt tải n =1,2

Giá trị tải trọng qtt = 150.1,2 = 180 (kg/m2)

Tổng tĩnh tải và hoạt tải: q = 559 + 180 = 739 (kg/m2)

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD GVHD: PGS.TS Đào Văn Tuấn

Tớnh toỏn nội lực:

1 1 1 2

2 2 1 2 A1 B1 1 1 2 A2 B2 2 1 2

1, 2

l

l = = > => bản loại dầm

*Tính bản loại dầm theo sơ đồ khớp dẻo :

Ta bố trí thép đều theo cả hai phơng

2 2

*Tính bản loại dầm theo sơ đồ khớp dẻo :

Ta bố trí thép đều theo cả hai phơng

2 2

Tính cốt thép chịu mô men âm lớn nhất: Ma1 = 164,04 (Kgm)

- Chiều cao làm việc của sàn là: h0 = 8,5 (cm)

A = 2 2

0 90 100 8,5

16404

Đồ ỏn tốt nghiệp KSXD GVHD: PGS.TS Đào Văn Tuấn

5,8100

100887,0100

Fa

>àmin

Chọn cốt thép ∅8a200; fa = 0,503(cm2)

Khoảng cách : a = 0,503x100/0,887= 56,7 cm

Chọn cốt thép ∅ 8a200 bố trí cho toàn sàn.

Ta bố trí cốt thép Φ 8 a200 đều theo phơng còn lại.

Bố trí cốt mũ thép chịu mô men âm

63,0379

3.3.3.4 Theo phương cạnh dài

Do giỏ trị mụmen nhỏ hơn theo phương cạnh ngắn nờn ta chọn cốt thộp theophương cạnh dài của bản cũng là: φ8 cú a =150mm

Vậy toàn bản đặt theo cấu tạo φ8, a=150

3.3.4 Tớnh toỏn cốt thộp sàn hành lang

Tính cốt thép chịu mô men âm lớn nhất: Ma1 = 131,91 (Kgm)

- Chiều cao làm việc của sàn là: h0 = 8,5 (cm)

A = 2 2

0 90 100 8,5

13191

5,8100

10075,0100

Ta bố trí cốt thép Φ8 a200 đều theo phơng còn lại

Tính toán cốt mũ chịu mô men âm:

P = 360 < g = 379 (KG/m2)

=> Lấy V = 0,2 => Vl = 0,2 x 2,18 = 0,436 m

=> Chiều dài đoạn cốt mũ nhịp giữa: Lm=0,2x0,436+0,22=1,092m = 1,1m

=> Chiều dài cốt mũ nhịp biên:

Lm = 2,4 0,22

8

122,08

100.503,0

= 46,1 cmChọn Φ8 a =200cm

Để đơn giản cho thi công ta bố trí cốt thép Φ8 a200 đều theo hai phơng trên toàn sàn

4436

4436

*100

503,0

=0.06% > àmin = 0,05 %

=> Chọn thép theo cấu tạo Φ8 a=200 có fa = 0,503 (cm2) bố trí đều cho cả hai phơng

Đồ án tốt nghiệp KSXD GVHD: PGS.TS Đào Văn Tuấn

1L+ = + = 0,37 m => LÊy trßn sè = 40 cm

+ 6*h (h : chiều cao cánh, bằng chiều dày bản);

- Xác định vị trí trục trung hoà: Mc = Rn bc hc (ho -0,5hc)

+ M ≤ Mc: trục trung hoà đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật bcì h, tính:

R

R h b b bh

- Khi A > Ao tiết diện quá bé, tính theo tiết diện chữ T đặt cốt kép

- Với tiết diện chịu mômen âm: Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua Tính Atheo :

o a a

bh R

a h F R M

R

F R bh R F

' '

M

F a

−