Thiết kế nhà làm việc trường đại học công đoàn hà nội

Nhà làm việc Trường đại học Công đoàn Hà nộiHệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kinh tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phương án này

Trang 1

Nhà làm việc Trường đại học Công đoàn Hà nội

1

SVTH:Đinh Thị Ngoan –XDD52-DH1

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

Phần I: KIẾN TRÚC 4

Chương 1 Thiết kế kiến trúc 5

Chương 2 Lựa chọn giải pháp kết cấu, tính toán nội lực 10

Chương 3 Tính toán dầm 87

Chương 4 Tính toán cột 97

Chương 5 Tính toán nền móng 112

Chương 6 Tính toán cầu thang 141

Chương 7 Tính toán sàn 153

Chương 8 Thi công phần ngầm 165

Chương 9: Thi công phần thân 211

Chương 10: Tổ chức thi công công trình 260

TÀI LIỆU THAM KHẢO 278

Trang 2

ta hiện nay Trong những năm gần đây, ngành xây dựng cũng đang trên đà phát triển mạnh

mẽ và góp phần đưa đất nước ta ngày càng phồn vinh, vững mạnh sánh vai với các nước trong khu vực cũng như các nước trên thế giới

Là sinh viên của ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp trường Đại Học Hàng Hải để theo kịp nhịp độ phát triển đó đòi hỏi phải có sự nổ lực lớn của bản thân cũng như nhờ sự giúp đỡ tận tình của tất các thây cô trong quá trình học tập

Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp là một trong số các chỉ tiêu nhằm đánh giá khả năng học tập, nghiên cứu và học hỏi của sinh viên khoa Xây dựng trong suốt khoá học

Qua đồ án tốt nghiệp này, em đã có dịp tổng hợp lại toàn bộ kiến thức của mình một cách hệ thống, cũng như bước đầu đi vào thiết kế một công trình thực sự Đó là những công việc hết sức cần thiết và là hành trang chính yếu của sinh viên

Hoàn thành đồ án tốt nghiệp này là nhờ sự giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Xây dựng và đặc biệt sự hướng dẫn tận tình trong suốt 15 tuần của các thầy

Ths –KTS.Lê Văn Cường : GVHD kiến trúc

Pgs-Ts Phạm Văn Thứ : GVHD kết cấu

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên trong quá trình thực hiện chắc chắn không tránh khỏi những sai sót do trình độ còn hạn chế Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy, cô

Em xin cảm ơn các thầy cô và các bạn đã tận tình chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi

để em có thể hoàn thành đồ án này!

Con xin bày tỏ lòng cảm ơn tới bố mẹ và gia đình đã sinh thành và dưỡng dục con khôn lớn trưởng thành như ngày hôm nay!

Hải Phòng, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Đinh Thị Ngoan

Trang 3

Giới thiệu công trình

Tìm hiểu công năng công trình, các giải pháp cấu tạo, giải pháp kiến trúc

Vẽ các mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt của công trình

Vẽ chi tiết thang + chi tiết căn hộ

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

1.1.Giới thiệu công trình

- Tên công trình: Nhà làm việc - Trường đại học Công Đoàn Hà Nội

- Địa điểm xây dựng: Đống Đa - Hà Nội

- Đơn vị chủ quản: Trường đại học Công Đoàn - Hà Nội

- Thể loại công trình: Nhà làm việc kết hợp phòng học

- Quy mô công trình:

Tầng 1: Gồm các phòng làm việc, sảnh chính và khu vệ sinh…

Trang 4

Số lượng

Trang 5

1.2 Giải pháp thiết kế kiến trúc:

1.2.1.Giải pháp tổ chức không gian thông qua mặt bằng và mặt cắt công trình

- Công trình được bố trí trung tâm khu đất tạo sự bề thế cũng như thuận tiện cho giao thông, quy hoạch tương lai của khu đất

- Công trình gồm 1 sảnh chính tầng 1 để tạo sự bề thế thoáng đãng cho công trình đồng thời đầu nút giao thông chính của tòa nhà

- Vệ sinh chung được bố trí tại mỗi tầng, ở cuối hành lang đảm bảo sự kín đáo cũng như vệ sinh chung của khu nhà

- Các phòng được ngăn cách với nhau bằng tường xây gạch 220, cửa phòng mở

ra hành lang để thuận lợi cho việc giao thông và thoát hiểm khi hỏa hoạn xảy ra

1.2.2.Giải pháp về mặt đứng và hình khối kiến trúc công trình

- Công trình được thiết kế dạng hình khối theo phong cách hiện đại và sử dụng các mảng kính lớn để toát lên sự sang trọng cũng như đặc thù của nhà làm việc

- Vẻ bề ngoài của công trình do đặc điểm cơ cấu bên trong về mặt bố cục mặt bằng, giải pháp kết cấu, tính năng vật liệu cũng như điều kiện quy hoạch kiến trúc quyết định ở đây ta chọn giải pháp đường nét kiến trúc thẳng, kết hợp với các băng kính tạo nên nét kiến trúc hiện đại để phù hợp với tổng thể mà vẫn không phá vỡ cảnh quan xung quanh nói riêng và cảnh quan đô thị nói chung

1.2.3.Giải pháp giao thông và thoát hiểm của công trình

- Giải pháp giao thông dọc: Đó là các hành lang được bố trí từ tầng 2 đến tầng

9 Các hành lang này được nối với các nút giao thông theo phương đứng (cầu thang), phải đảm bảo thuận tiện và đảm bảo lưu thoát người khi có sự cố xảy ra Chiều rộng của hành lang là 2,7m, của đi các phòng có cánh mở ra phía ngoài

- Giải pháp giao thông đứng: công trình được bố trí 2 cầu thang bộ và 2 cầu thanh máy đối xứng nhau, thuận tiện cho giao thông đi lại và thoát hiểm

- Giải pháp thoát hiểm: Khối nhà có hành lang rộng, hệ thống cửa đi, hệ thống thang máy, thang bộ đảm bảo cho thoát hiểm khi xảy ra sự cố

1.2.4.Giải pháp thông gió và chiếu sáng tự nhiên cho công trình

Thông hơi, thoáng gió là yêu cầu vệ sinh bảo đảm sức khỏe cho mọi người làm việc được thoải mái, hiệu quả

Trang 6

1.2.5.Giải pháp sơ bộ về hệ kết cấu và vật liệu xây dựng công trình

- Giải pháp sơ bộ lựa chọn hệ kết cấu công trình và cấu kiện chịu lực chính cho công trình: khung bê tông cốt thép, kết cấu gạch

- Giải pháp sơ bộ lựa chọn vật liệu và kết cấu xây dựng: Vật liệu sử dụng trong công trình chủ yếu là gạch, cát, xi măng, kính… rất thịnh hành trên thị trường, hệ thống cửa đi , cửa sổ được làm bằng gỗ kết hợp với các vách kính

1.2.6.Giải pháp kỹ thuật khác

- Cấp điện: Nguồn cấp điện từ lưới điện của Thành phố dẫn đến trạm điện chung của công trình, và các hệ thống dây dẫn được thiết kế chìm trong tường đưa tới các phòng

- Cấp nước: Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố, thông qua các ống dẫn vào bể chứa Dung tích của bể được thiết kế trên cơ sở số lượng người

sử dụng và lượng dự trữ để phòng sự cố mất nước có thể xảy ra Hệ thống đường ống được bố trí ngầm trong tường ngăn đến các vệ sinh

- Thoát nước: Gồm thoát nước mưa và nước thải

+ Thoát nước mưa: gồm có các hệ thống sê nô dẫn nước từ các ban công, mái, theo đường ống nhựa đặt trong tường, chảy vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

+ Thoát nước thải sinh hoạt: yêu cầu phải có bể tự hoại để nước thải chảy vào

hệ thống thoát nước chung, không bị nhiễm bẩn Đường ống dẫn phải kín, không rò rỉ…

- Phòng cháy chữa cháy:

Mỗi tầng đều được các ụ chữa cháy, mỗi ụ có một họng nước và hai bình cứu hỏa Hệ thống chữa cháy phải được kiểm tra thường xuyên, khi phát hiện ra sự cố trong hệ thống phải sửa chữa ngay lập tức và lập biện pháp dự phòng trong quá trình duy tu

- Thông tin liên lạc: hệ thống đường dẫn thông tin liên lạc dẫn vào công trình qua hệ thống ống dẫn ngầm, các đường ống được hợp khối từ dưới lên và tại các tầng theo các nhánh đến vị trí sử dụng

- Rác thải:

Trang 7

và điều kiện làm việc của cán bộ, công nhân viên

- Công trình được thiết kế dựa theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4601-1998

Phân tích nội lực khung 3

Tính tải trọng: Tính tải, hoạt tải, tải trọng gió động

2.1.1 Phân tích các dạng kết cấu khung

Đối với nhà cao tầng có thể sử dụng các dạng sơ đồ chịu lực:

+ Hệ tường chịu lực

+ Hệ khung chịu lực

Trang 8

Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kinh tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phương án này không thoả mãn

2.1.1.2 Hệ khung chịu lực

Hệ khung gồm các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khung không gian của nhà Hệ kết cấu này tạo ra được không gian kiến trúc khá linh hoạt Kết cấu khung được tạo nên bởi cột và dầm liên kết với nhau bằng mắt cứng hoặc khớp, chúng cùng với sàn và mái tạo nên một kết cấu không gian có độ cứng

2.1.1.3 Hệ lõi chịu lực

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn

bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực có hiệu quả với công trình có độ cao tương đối lớn, do có độ cứng chống xoắn và chống cắt lớn, tuy nhiên nó phải kết hợp được với giải pháp kiến trúc

So sánh với đặc điểm kiến trúc của công trình này ta thấy sử dụng hệ lõi là không phù hợp

2.1.1.4 Hệ kết cấu hỗn hợp khung- vách-lõi chịu lực

Đây là sự kết hợp của 3 hệ kết cấu đầu tiên Vì vậy nó phát huy được ưu điểm của cả 2 giải pháp đồng thời khắc phục được nhược điểm của mỗi giải pháp

Tuỳ theo cách làm việc của khung mà khi thiết kế người ta chia ra làm 2 dạng

sơ đồ tính: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng

2.1.1.4.1 Sơ đồ giằng

Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu lực Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén

2.1.1.4.2 Sơ đồ khung - giằng

Trang 9

9

Hệ kết cấu khung - giằng được tạo ra bằng sự kết hợp giữa khung và vách cứng Hai hệ thống khung và vách được lên kết qua hệ kết cấu sàn Khung cũng tham gia chịu tải trọng đứng và ngang cùng với lõi và vách Hệ thống vách cứng đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng

Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu kiến trúc

Sơ đồ này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng)

2.1.2 Phương án lựa chọn

Qua phân tích ưu nhược điểm của các hệ kết cấu, đối chiếu với đặc điểm kiến trúc của công trình: ta chọn phương án kết cấu khung - giằng chịu lực làm kết cấu chịu lực chính của công trình

2.1.3 Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu(cột, dầm sàn, vách tường),kích thước sơ bộ

2.1.3.2 Kết cấu sàn dầm

Là giải pháp kết cấu được sử dụng phổ biến cho các công trình nhà cao tầng.Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm Khối lượng bê tông ít hơn dẫn đến khối lượng tham gia dao động giảm Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hưởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng Tuy nhiên phương án này phù hợp với công trình vì bên dưới các dầm là tường ngăn, chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,6 m nên không ảnh hưởng nhiều

2.1.3.3.Phương án lựa chọn

Lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối

2.1.3.4 Vật liệu dùng trong tính toán

a Bê tông:

Theo Tiêu chuẩn xây dựng TCVN 5574-2012, mục 5 “Vật liệu dùng trong kết

cấu bê tông và bê tông cốt thép”

Bê tông cho đài, giằng, cột, dầm, sàn là bê tông thương phẩm

Bê tông cho cầu thang bộ và 1 số chi tiết có khối lượng nhỏ khác là bê tông trộn tại công trường

Trang 10

2.1.3.5 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện

a Chọn chiều dày sàn

-Xét tỷ số hai ô bản 1

2

450 1,12 400

Trang 11

Trong đó Fc : Diện tích tiết diện ngang của cột

Rn =170 kg/cm2 đối với bê tông cấp độ bền B30 1,2 1,5 : hệ số ảnh hưởng Mômen

N : Lực nén được tính như sau: N = n.q.F Với n là số tầng của công trình.`

q: (1,2  1,5 ) T/m

F là diện tích chịu tải của cột

Tính toán ta chọn diện tích sơ bộ của cột như sau:

1.1.1.2 Phân tích lựa chọn phương án kết cấu sàn

1) Đề xuất phương án kết cấu sàn :

+ Sàn BTCT có hệ dầm chính, phụ (sàn sườn toàn khối)

+ Sàn có hệ dầm trực giao

+ Hệ sàn ô cờ

+ Sàn phẳng BTCT ứng lực trước không dầm

+ Sàn BTCT ứng lực trước làm việc hai phương trên dầm

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng loại phương án kết cấu sàn để lựa chọn ra một dạng kết cấu phù hợp nhất về kinh tế, kỹ thuật, phù hợp với khả năng thiết kế và thi công của công trình

a) Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm chính phụ và bản sàn

Trang 12

12

Ưu điểm: 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

Nhược điểm: 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 hoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang 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

b)Phương án sàn có hệ dầm trực giao

Trong thực tế thường gặp sàn bản kê 4 cạnh có L1 và L2 lớn hơn 6m,về nguyên tắc ta vẫn tính ô sàn này thuộc bản kê 4 cạnh.Nhưng với nhịp lớn nội lực trong bản lớn chiều dày bản tăng lên,độ võng của bản cũng tăng lên,đồng thời trong quá trình sử dụng bản sàn sẽ bị rung

Để khắc phục nhược điểm này người ta phải bố trí thêm các dầm ngang và các dầm dọc thẳng góc nhau để chia ô bản thành nhiều ô bản nhỏ có kích thước nhỏ hơn 6m

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao 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 vào khoảng 3m Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm không gian sử dụng trong phòng

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 Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặt bằng

Nhược điểm: 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 Việc kết hợp sử dụng dầm chính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chi phí cũng sẽ tăng cao vì kích thước dầm rất lớn

c)Phương án sàn không dầm ứng lực trước :

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không)

*)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

+ Tiến độ thi công sàn ƯLT (6 - 7 ngày/1 tầng/1000m2

sàn) nhanh hơn so với thi công sàn BTCT thường

Trang 13

13

+ 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 cốt pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạo điều kiện cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn

+ Do sàn phẳng nên bố trí các hệ thống kỹ thuật như điều hoà trung tâm, cung cấp nước, cứu hoả, thông tin liên lạc được cải tiến và đem lại hiệu quả kinh tế cao

*)Nhược điểm:

+ 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

d)Phương án sàn ứng lực trước hai phương trên dầm:

Cấu tạo hệ kết cấu sàn tương tự như sàn phẳng nhưng giữa các đầu cột có thể được bố trí thêm hệ dầm, làm tăng độ ổn định cho sàn Phương án này cũng mang các ưu nhược điểm chung của việc dùng sàn BTCT ứng lực trước So với sàn phẳng trên cột, phương án này có

mô hình tính toán quen thuộc và tin cậy hơn, tuy nhiên phải chi phí vật liệu cho việc thi công hệ dầm đổ toàn khối với sàn

2) Lựa chọn phương án kết cấu sàn:

Đặc điểm cụ thể của công trình

+ Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:

Trang 14

Trang 15

BẢNG TÍNH TĨNH TẢI SÀN MÁI

2.2.1.5 Trọng lượng bản thân tường

Bảng 1-2 Tải trọng tường xây(tầng điển hình)

Tầng Loại tường Dày (m) Cao (m) γ (kN/m3

)

Tải trọng

tc (kN/m)

hệ số

độ tin cậy n

Vữa trát 2 lớp 0,04 3,9 18 2,808 1,3 3,65 Tải phân bố trên dầm (có kể đến hệ số cửa 0,75) 6,94 8,05

Tầng

2 - Tum

Lớp bt xỉ chống nóng 0.15 12 1.8 1.3 2.34

Vữa trát trần mác 75 0.01 20 0.2 1.3 0.26

Trang 16

Bảng 1-3 Bảng thống kê giá trị hoạt tải sàn Đơn vị tải trọng : kG/m 2

Các lớp

Hoạt tải Tiêu chuẩn

(KN/m2) Hệ số vượt tải n

Tính toán (kN/m2)

- Thời hạn sử dụng của công trình là 50 năm ta có

+ Hệ số vượt tải của tải trọng gió n = 1,2

+ Hế số điều chỉnh tải trọng gió = 1

+ Hệ số khí động C được tra bảng theo tiêu chuẩn và lấy :

C = + 0,8 (gió đẩy)

C = - 0,6 (gió hút)

+ Hế số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao k được nối suy từ bảng tra theo các

độ cao Z của cốt sàn tầng và dạng địa hình C

Giá trị áp lực tính toán của thành phần tĩnh tải trọng gió được tính tại cốt sàn từng tầng kể từ cốt 0.00 Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong bảng:

+ Tải trọng gió tính toán qui về lực phân bố trên dầm viên của sàn từng tầng:

Trang 17

-Thành phần tĩnh của gió theo phương X:

Thành phần tĩnh của gió được quy về thành lực tập trung Fx đặt tại tâm cứng,đặt tại các mức sàn

tt tt

x =W h B (kN)

F

Trong đó: n=1,2:hệ số độ tin cậy

htt :chiều cao tính toán mỗi tầng

B=58,5 m,Bề rộng đón gió theo phương X của công trình

-Thành phần tĩnh của gió theo phương Y:

Thành phần tĩnh của gió được quy về thành lực tập trung FY đặt tại tâm cứng,đặt tại các mức sàn

tt tt

Y =W h L

Trong đó: htt:chiều cao tính toán mỗi tầng

L= 18,2 m,Bề rộng đón gió theo phương Y của công trình

Kết quả tính toán được ghi vào bảng dưới đây:

Bảng gió tĩnh tác dụng theo phương X,Y quy về tâm cứng đặt tại các mức sàn

Bảng 1-4 Bảng tính thành phần tĩnh của tải trọng gió

Story Wo

(kG/m2) H (m)

htt (m) k c c'

Wd (kG/m2)

Wh (kG/m2)

W (kG/m2) Fx (T) Fy (T)

T1 95 3.9 3.9 0.5015 0.8 0.6 38.114 28.586 66.700 17.559 5.463 T2 95 7.5 3.6 0.6 0.8 0.6 45.6 34.2 79.800 20.167 6.274 T3 95 11.1 3.6 0.6776 0.8 0.6 51.498 38.623 90.121 22.775 7.086 T4 95 14.7 3.6 0.7352 0.8 0.6 55.875 41.906 97.781 24.711 7.688 T5 95 18.3 3.6 0.7796 0.8 0.6 59.25 44.437 103.687 26.204 8.152 T6 95 21.9 3.6 0.8342 0.8 0.6 63.399 47.549 110.948 28.039 8.723 T7 95 25.5 3.6 0.899 0.8 0.6 68.324 51.243 119.567 30.217 9.401 T8 95 29.1 3.6 0.9638 0.8 0.6 73.249 54.937 128.186 32.395 10.078 T9 95 32.7 3.6 0.9773 0.8 0.6 74.275 55.706 129.981 32.849 10.22 T10 95 36.3 3.6 0.9737 0.8 0.6 74.001 55.501 129.502 32.728 10.182 T11 95 40.45 4.15 0.9701 0.8 0.6 73.728 55.296 129.024 32.607 10.144

1.1.2.2 Thành phần động của tải trọng gió

Đối với công trình BTCT, khung có kết cấu bao che, hệ số giảm loga 

Vùng áp lực gió : IV-B, địa hình: C

Giá trị giớ hạn của tần số dao động riêng fL = 1.3

Bảng 1-5 Bảng tra f L

Trang 18

Theo phương X, số dao động đầu tiên kể đến là : 3

Theo phương Y, số dao động đầu tiên kể đến là : 3

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j (có độ cao z) ứng với dạng dao động riêng thư i được xác định theo công thức:

p ji    (2-11)

Trong đó :

- M j : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

-  i : hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số  :

Vùng áp lực gió

Trang 19

* Wtc j : giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió lên tầng thứ j

*  : hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió ( bảng 95)

10_TCVN2737-*  : hệ số áp lực động của tải trọng gió ứng với tầng thứ j (bảng 8_TCVN 2737-95)

* Sj

: diện tích đón gió của phần j của công trình ,Sj D hj. j

Bảng 1-8 Kết quả tính toán  itheo phương X

Trang 20

Trang 21

* Tính tải trọng gió động theo phương X

- Tải trọng gió động ứng với dạng dao động thứ 1:



Bảng 1-10 Kết quả tính toán Wtt px1theo phương X ứng với dạng dao động 1

STT Diaphragm Mode UX (m) yij MassX

Trang 22

Bảng 1-11 Kết quả tính toán Wtt px2theo phương X ứng với dạng dao động 2

Trang 23

1.2 * Tính tải trọng gió động theo phương Y

- Tải trọng gió động ứng với dạng dao động thứ 1:

Bảng 1-12 Kết quả tính toán Wtt py1theo phương Y ứng với dạng dao động 1

Story Diaphragm Mode UY (m) yij MassY (T) ζ j WFj

Trang 24

* Bảng tổng hợp gió động theo phương X ,Y

1

2 ix

S i

d dX



1

2 iy

S i

d dY

GioXX (T)

GioY (T)

GioYY (T)

2.3 Tính toán nội lực cho công trình

1.2.2 Lựa chọn phần mềm tính toán nội lực

Để tính toán kết cấu một công trình xây dựng dân dụng có nhiều phần mềm kết cấu 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 cao tầng sẽ phức tạp hơn rất nhiều bởi trong quá trình tính toán phải kể đến các thành phần tải trọng động như: gió động, động đất tác dụng lên công trình, cũng như việc thiết kế kiểm tra các cấu kiện dầm, cột, vách cứng, sàn sau khi đã có kết quả nội lực Do đó việc lựa chọn một phần mềm kết cấu đáp ứng được các điều kiện như: dễ sử dụng, độ tin cậy cao và đáp ứng được các yêu cầu thực tế trong tính toán và thiết kế kết cấu nhà cao 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 trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng ETABS có xuất xứ từ trường Đại học Berkeley và cùng họ với SAP

2000 Điểm nổi bật của ETABS ở đây mà các phần mềm kết cấu khác không có như:

-ETABS là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng

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

Trang 25

-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 tiện theo khái niệm tầng tương tự

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

- Các thư viện kết cấu sẵn có hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, vách trên 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 (Time History 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 Eigen Vectors 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 trọng gió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đất Việt 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 chọn phân tích tuyến tính hoặc phi tuyến

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

- Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp cho việc thiết 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, CSA-A23.3-94

… Trong đó: cấu kiện dầm tính ra đến diện tích thép Fa, cấu kiện cột tính ra đến diện

Trang 26

tích thép Fa (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện cột), cấu kiện vách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩn ACI318-99, UBC97, BS8110 (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện vách)

- Thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính toán công trình

- Kết xuất dữ liệu ra các môi trường khác như: SAP 2000, SAFE, AUTOCAD, ACCESS, WORD, NOTEPAD

- Đặc biệt là việc kết xuất các mức sàn tầng của công trình sang chương trình phụ trợ SAFE để tính toán sàn bê-tông cốt thép Kết quả cuối cùng đạt được là biểu đồ nội lực, diện tích thép Fa, bố trí triển khai thép sàn

-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 mềm kết 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 trình vẫn được đặt lên hàng đầu Do đó việc lựa chọn một phần mềm phù hợp, rút ngắn thời gian, tiết kiệm tiền bạc và có độ tin cậy cao hoàn toàn do các kĩ sư kết cấu và các đơn vị tư vấn quyết định

1.2.3 Khai báo tải trọng

1.2.3.1 Tĩnh tải:

Chương trình ETABS tự động dồn tải trọng bản thân của các cấu kiện nên đầu vào ta chỉ cần khai báo kích thước của các cấu kiện dầm sàn cột và lõi …đặc trưng của vật liệu được dùng thiết kế như mô đun đàn hồi, trọng lượng riêng, hệ số poatxông, nếu không theo sự ngầm định của máy: với bê tông B25 ta nhập E = 3.256

T/m2;  =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 là trọng lượng của bản sàn BTCT dày 12 cm đã được máy tự động tính với hệ số vượt tải 1,1; Như vậy chỉ cần khai báo TL các lớp cấu tạo: gạch lát, vữa lót, vữa trát, tường trên sàn, sàn Vệ sinh, thêm vào Tĩnh tải.Tải trọng tường ngoài và vách ngăn đã tính và đưa về dải phân bố trên đơn vị dài tác dụng lên các dầm tương ứng có tường ngăn

Trang 27

1.2.3.2 Hoạt tải đứng:

Chương trình ETABS có thể tự động dồn tải về các cấu kiện cho nên hoạt tải thẳng 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

1.2.3.3 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 phương tương 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 (theo phương tương ứng) theo diện tích bề mặt đón gió của công trình

1.2.4 Mô hình tính toán nội lực

Sơ đồ tính được lập trong phần mềm tính kết cấu ETABS 9.7.1 dưới dạng khung không 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 tải trọng Phần tải trọng bản thân do máy tự tính nên ta chỉ nhập tĩnh tải phụ thêm ngoài tải trọng bản thân Hoạt tải tính toán được nhân với hệ số giảm tải trước khi nhập vào máy

Nội lực của các phần tử được xuất ra và tổ hợp theo các quy định trong TCVN 2737-1995

và TCXD 198-1997

Trang 28

Hình 1-2 Mô hình khung không gian

Trang 29

Một số trường hợp tải trọng

Hình 1-3 Sơ đồ tĩnh tải tầng 1

Hình 1-4 Sơ đồ hoạt tải 1 tầng 1

Hình 1-5 Sơ đồ hoạt tải 2 tầng 1

Trang 30

Hình 1-6 Sơ đồ hoạt tải 3 sàn tầng 1

Hình 1-7 Sơ đồ gió theo phương X tầng 1

Hình 1-1 Sơ đồ gió theo phương Y tầng 1

1.2.5 Xuất nội lực

Trang 31

Hình 1-8 Biểu đồ lực dọc tổ hợp BAO (kN)

Trang 32

Hình 1-9 Biểu đồ momen M3-3 của tổ hợp BAO (kN.m)

Trang 33

Hình 1-10 Biểu đồ momen M2-2 của tổ hợp BAO (kN.m)

Trang 34

Hình 1-11 Biểu đồ lực cắt V3-3

Trang 35

Hình 1-12 Biểu đồ lực cắt V2-2

1.2.6 Tổ hợp tải trọng

1.2.6.1 Cơ sở cho việc tổ hợp tải trọng

Tổ hợp nội lực nhằm tạo ra các cặp nội lực nguy hiểm có thể xuất hiện trong quá trình làm việc của kết cấu Từ đó dùng để thiết kế thép cho các cấu kiện

- Các loại tổ hợp nội lực:

Trang 36

+ Tổ hợp cơ bản 2: 1TT + nhiều hơn 2 HT với hệ số 0,9

Trang 37

Bảng 1-14 Nội lực tính toán cho dầm

Dầm Mặt cắt Nội Lực Tiết Diện

(m) M(kN.m) Q(kN) b(cm) h(cm) B3

Đầu -204.05 -159.6 22 60 Giữa 182.83 -36.18 22 60 Cuối -208.83 126.41 22 60 B27

Đầu -59.44 -39.12 22 60 Giữa -23.81 -31.84 22 60 Cuối -36.95 -0.16 22 60 B35

Đầu -176.14 -134.1 22 60 Giữa 112.68 -19.53 22 60 Cuối -119.11 95 22 60 B105

Đầu -41.18 -60.86 22 60 Giữa -19.71 -53.64 22 60 Cuối -2.24 -46.42 22 60

Trang 38

Chương 2 :TÍNH TOÁN SÀN 2.1 Sơ bộ chọn kích thước

Nhiệm vụ thiết kế tính 1 ô sàn vệ sinh và 1 ô sàn phòng làm việc

Ta tính cho 1 ô sàn vệ sinh và 1 ô sàn phòng làm việc của tầng điển hình như hình

L

L    Bản sàn làm việc theo 2 phương ta tính theo bản kê 4 cạnh

Ô sàn phòng làm việc có kích thước l1xl2 = 4x4,5 có tỷ số 2

1

4,5 1,12 2 4

L

L    Bản sàn làm việc theo 2 phương ta tính theo bản kê 4 cạnh

2.2 Xác định tải trọng

Bảng 2-1 Tĩnh tải sàn khu vệ sinh ,phòng làm việc

Như vậy ta có bảng sau:

Tên ô sàn L1 L2 L2/L1 Loại sàn

g K(G/m2)

p K(G/m2)

q K(G/m2) Sàn vệ sinh 4 4,5 1,12 Bản kê 4 cạnh 467 195 662 Sàn phòng làm việc 4 4,5 1,12 Bản kê 4 cạnh 568,6 240 808,6

2.3 Lựa chọn vật liệu cấu tạo

Bê tông sử dụng bê tông cấp độ bền B30có: Rb = 17 MPa, Rbt = 1,2MPa , E= 32,5x103 MPa ;

Cốt thép:

Trang 39

10

  sử dụng thép nhóm AI có: Rs = 225 MPa, Rsc = 225 MPa, E= 21x104 MPa;

10

  sử dụng thép nhóm AII có: Rs = 280 MPa, Rsc = 225 MPa, E= 21x104 MPa

Với: bê tông B20 và thép AI có:  R 0, 419; R 0,596

bê tông B20 và thép AII có:  R 0, 409; R 0,573

- Bản sàn kê 4 cạnh (làm việc theo 2 phương)

Ta tính toán nội lực theo công thức:

M   .q l l (mô men dương giữa bản theo

phương cạnh dài trên dải bản rộng 1 m);

    là các hệ số tra bảng phụ thuộc tỉ số l 2 /l 1 và liên kết 4 cạch của ô bản

(hệ số được tra bảng trong phụ lục 16, sách “ Sàn sườn Bêtông cốt thép toàn khối”, Nhà

xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội – 2008)

Tra bảng ta có:

1 2 1 2

Trang 40

b = 1 m; bề rộng tính toán của tiết diện

h  h a ; chiều cao làm việc của tiết diện

bv

a 15 mm;chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép

Kiểm tra điều kiện hạn chế:    m R 0, 419

Nếu:   m R thì tăng kích thước tiết diện (chiều dày sàn) hoặc tăng mác vật liệu

0

A 0,05%

b.h

Căn cứ vào As tính toán được tra bảng để chọn thép bố trí cho bản sàn

2.4.2.1 Tính toán cốt thép chịu mô men dương

Lấy giá trị mômen dương M = 209,92 KG.m để tính

- Ta tính toán với tiết diện chữ nhật bxh = 100x12 cm

209,92 10

89,39

225 0,994 105

s s

Định dạng
Số trang	257
Dung lượng	5,41 MB