KTX – cđ xây DỰNG bắc GIANG

Mặc dù là một khu ký túc xá nhưng đựơc bố trí khá trang nhã với nhiều khung cữa kính tại các tầng căng tin, sảnh cầu thang,cữa sổ, và đặc biệt là hệ khung kính thẳng đứng dọc theo hệ cầu

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án tốt nhiệp là 1 nhiệm vụ rất là quan trọng đối với 1 sinh viên khi chuẩn bị ra trường Đây là 1 môn tổng hợp tất cả các kiến thức của các môn học trong suốt quá trình học tập tại trường Đây cũng là giai đoạn để mỗi sinh viên học hỏi và tập duyệt

và cũng là cơ hội để biết sinh viên đã tiếp thu được những gì trong thời gian học vừa qua

Đối với đất nước ta hiện nay, ngoài nhu cầu nhà ở, văn phòng trong các dự án khu

đô thị thuộc trung tâm các thành phố mới đang được đầu tư phát triển mạnh Nhà dạng

tổ hợp cao tầng là một hướng phát triển phù hợp và có nhiều tiềm năng Việc thiết kếkết cấu và tổ chức thi công một ngôi nhà cao tầng tập trung nhiều kiến thức cơ bản,thiết thực đối với một kỹ sư xây dựng Bên cạnh những ngôi nhà cao tầng đáp ứng nhucầu phát triển cho nền kinh tế xã hội thì những ngôi nhà cao cấp, đa năng, phù hợp vớinhu cầu nghiên ăn ở, học tập và nghiên cứu dành cho sinh viên là vấn đề theo em là rấtquan trọng Hiện nay, trong các thành phố lớn tập trung nhiều trường đại học lớn của

cả nước, nhu cầu ở, học tập của sinh viên là rât cần thiết, tuy nhiên nhiều khu ký túc xádành cho sinh viên đang trở nên lạc hậu, quá chật hẹp hoặc không đáp ứng đủ nhu cầucần thiết cho sinh viên Những năm tháng học tập tại trường đã hình thành cho em mộtmong muốn mình có thể thiết kế và xây dựng một khu ký túc xá đáp ứng tốt nhất chonhu cầu sinh hoạt và học tập của sinh viên Lực lượng tri thức to lớn xây dựng tươnglai của đất nước Chính vì vậy đồ án tốt nghiệp mà em nhận là một công trình cao tầng

có tên "KTX sinh viên Trường CĐ Xây dựng BẮC GIANG " Công trình là khu ký

túc xá cao tầng và hiện đại bậc nhất Thành phố BẮC GIANG

Đồ án tốt nghiệp được giao nhiệm vụ làm trong vòng từ ngày 1/9/2015 đến21/11/2015 với các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu, lập niện pháp kỹ thuật thi công, biệnpháp tổ chức thi công và tổng dự toán cho 1 hạng mục công trình Nhờ có những kiếnthức trong suốt 4 năm ngồi trên ghế nhà trường và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy côhướng dẫn đã giúp em hoàn thành xuất xắc đồ án tốt nghiệp này Nhưng do thời gian

và kiến thức của e còn hạn chế lên không tránh khỏi những sai xót khi làm đồ án.Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô giáo :

+ Thầy Nguyễn Xuân Lộc.

+ Cô Vũ Thị Khánh Chi.

Các thầy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.Đồng thời em cũng xin được cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo, các bạn sinh viên trongtrường đã chỉ bảo em rất nhiều trong quá trình học tập để trở thành một người kỹ sưxây dựng

Sinh viên: Bùi Văn Thịnh

Chương 1 : KIẾN TRÚC

1.1 Giới thiệu về công trình

Những năm gần đây, ở nước ta, mô hình nhà cao tầng đã trở thành xu thế chongành xây dựng Nhà nước muốn hoạch định thành phố với những công trình cao tầng,trước hết bởi nhu cầu xây dựng, sau là để khẳng định tầm vóc của đất nước trong thời

kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá Nằm trong chiến lược phát triển chung đó, đồng thờinhằm phục vụ tốt hơn nhu cầu ăn ở, học tập và nghiên cứu cho sinh viên Ban lãnh đạoTrường Cao Đẳng Xây Dựng Bắc Giang đã đầu tư và xây dựng khu ký túc xá ngaytrong khuôn viên của trường nhằm đảm bảo điều kiện học tập và việc quản lý tập thểsinh viên được tốt nhất

Công trình với chiều cao 36,4m, mặt bằng không lớn do diện tích khuôn viêntrường có hạn Tuy nhiên trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp, em cũng xin đượcmạnh dạn xem xét công trình dưới quan điểm của một kỹ sư xây dựng, phối hợp vớicác bản vẽ kiến trúc có sẵn, bổ sung và chỉnh sữa để đưa ra giải pháp kết cấu, cũngnhư các biện pháp thi công khả thi cho công trình

Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc sử dụng các hệ số công năng tốt nhất để thiết kế

về các mặt diện tích phòng, chiếu sáng, giao thông, cứu hoả, thoát nạn

1.2 Giải pháp về kiến trúc.

1.2.1 Giải pháp kiến trúc mặt đứng

Mặt đứng công trình là bộ mặt của tòa nhà được xây dựng Mặt đứng công trìnhgóp phần tạo nên quần thể kiến trúc các toà nhà trong khuôn viên trường nói riêng vàquyết định kiến trúc toàn khu vực nói chung Mặc dù là một khu ký túc xá nhưng đựơc

bố trí khá trang nhã với nhiều khung cữa kính tại các tầng căng tin, sảnh cầu thang,cữa sổ, và đặc biệt là hệ khung kính thẳng đứng dọc theo hệ cầu thang ở mặt chínhdiện của toà nhà tạo cho toà nhà thêm uy nghi, hiện đại Từ tầng 3-9 với hệ thống lancan bằng gạch chỉ màu đỏ bao lấy hệ cữa chính sau và hai cữa sổ tạo cho các cănphòng trở nên rộng thoáng và thoải mái và tạo thêm những nét kiến trúc đầy sức sốngcho toà nhà Tuy nhiên những nét kiến trúc đó vẫn mang tính mạch lạc, rỏ ràng củamột khu tập thể sinh viên chứ không mang nặng về tính kiến trúc phức tạp

Toà nhà có mặt bằng chữ nhật Tổng chiều cao của toà nhà là 36,4 m Trong đó

chiều cao các tầng như sau:

- Tầng một có chiều cao 4.2m.

- Các tầng còn lại cao 3.3m

Mặt đứng của toà nhà có kiến trúc hài hoà với cảnh quan Vật liệu trang trí mặtngoài còn sử dụng vật liệu sơn nhiệt đới trang trí cho công trình, để tạo cho công trìnhđẹp hơn và phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta

1.2.2 Giải pháp kiến trúc mặt bằng.

Với mặt bằng công trình là hình chữ nhật cân xứng, công trình được thiết kế theodạng công trình đa năng Mặt bằng được thiết kế nhiều công năng mà một ký túc xácần thiết như: phòng kỹ thuật, phòng đọc và nghiên cứu tài liệu chuyên ngành, phòngsinh hoạt văn hoá văn văn nghệ…

+ Tầng 1:

Được bố trí chủ yếu là diện tích căng tin phục vụ ăn uống, khu bếp căng tin vớicác ô cửa sổ lớn nhằm tao sự thông thoáng cho các phòng ăn, phòng trực, phòng vệsinh chung, các sảnh lớn khu cầu thang đi lên các tầng trên và xuống tầng hầm

+ Tầng 2:

Đây là tầng dành cho sinh viên nghiên cứu tài liệu học tập gồm cả đại cương vàchuyên ngành kỹ thuật, phòng đọc báo, tầng 3 có thể nói là tầng phục vụ nhu cầu quantrọng cho giới sinh viên mà trước đây rất ít trường quan tâm về vấn đề này Hỗ trợ tàiliệu cho phòng đọc là phòng lưu trữ sách báo Kho sách báo được hỗ trợ từ các nguồntài trợ, sự đầu tư của trường và các thư viện Các cửa ra vào phòng thư viện đều đượctrang bị cửa kính đục cách âm nhằm tránh sự tác động từ bên ngoài đặc biệt là sảnhcầu thang và chống ồn

+ Tầng 3 tầng 9:à

Với công năng chính là phòng ở, chia mặt bằng mỗi tầng ra làm 25 phòng, vớihành lang rộng 2.8m xuyên suốt chiều dài ngôi nhà Tất cả các phòng có diện tíchbằng nhau là 28m2 Mỗi phòng đều có phòng vệ sinh khép kín và trang bị tủ để đồ đạc.Các phòng đều có hệ thống cửa chính và cửa sổ đủ cung cấp ánh sáng tự nhiên Haiđầu khối nhà là sảnh cầu thang máy và thang bộ đảm bảo việc đi lại

+ Tầng 10:

Tầng 10 là tầng bố trí phòng có diện tích rộng 308m2 dành cho sinh viên sinhhoạt, giao lưu văn hoá văn nghệ và những cuộc họp nội bộ hay với ban lãnh đạo nhàtrường Phục vụ cho sinh hoạt văn hoá là phòng chuẩn bị và kho với diện tích mỗiphòng là 28m2 Ngoài ra còn bố trí sân chơi thoáng mát dành cho thời gian nghỉ ngơigiữa và sau các cuộc họp

+ Mái:

Tầng mái ngoài 2 tum thang lên mái còn bố trí 2 bể nước Mỗi bể có diện tích19m3 Hệ che mái là lớp tôn màu đỏ sẩm chống nóng, cách nhiệt có độ dốc 20% đểthoát nước về hệ thống ống thoát nước có đường kính 110mm bố trí ở các góc mái.Trên mái còn bố trí hệ cột thép thu sét nhằm chống sét cho ngôi nhà Bao quanh mặtbằng mái là hệ mái đua bằng bêtông cốt thép dốc 30% vào trong rộng ra mỗi bên 1.5mnhằm chống ướt hay ẩm do nước mưa và thu nước vào ống thu nước

1.2.3 Hệ thống giao thông.

- Giao thông phương đứng :

Giao thông phương đứng bố trí hai thang máy hai buồng thang ở giữa tòa nhà.Năng lực của thang máy này đủ để vận chuyển người lên, xuống trong toà nhà Ngoài

hệ thống thang máy phục vụ cho giao thông phương đứng còn có thang bộ cạnh thangmáy phục vụ cho nhu cầu đi lại ở những tầng thấp hoặc trong giờ cao điểm Các thang

bố trí ở chính giữa toà nhà hoàn toàn phù hợp với nhu cầu đi lại của sinh viên Tất cả

hệ thống thang bộ và thang máy đều được cung cấp tự nhiên vào ban ngày bằng hệthống khung kính và cửa sổ và được chiếu sáng bằng bóng điện trên trần thang vàoban đêm Trong thang máy cũng được chiếu sáng đầy đủ khi vận hành

- Giao thông phương ngang :

Giao thông theo phương ngang chủ yếu là các sảnh lớn bố trí xung quanh cầuthang thông suốt với các hành lang rộng đi đến các phòng Với hệ thống giao thôngnhư vậy hoàn toàn phù hợp với công năng của toà nhà

1.2.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng.

Kết hợp giữa tự nhiên và nhân tạo là phương châm thiết kế cho toà nhà

- Bởi chỉ là khu ký túc xá dành cho sinh viên nên hệ thống thông gió nhân tạochủ yếu bằng hệ thống quạt trần bố trí trong các phòng

- Thông gió tự nhiên thoả mãn do tất cả các phòng đều tiếp xúc với không gian

tự nhiên đồng thời hướng của công trình phù hợp hướng gió chủ đạo

- Chiếu sáng công trình bằng nguồn điện thành phố Ngoài hệ thống cầu thang,đặc biệt chú ý chiếu sáng khu hành lang giữa hai dãy phòng đảm bảo đủ ánh sáng choviệc đi lại Tất cả các phòng đều có đường điện ngầm và bảng điện riêng,ổ cắm, côngtắc phải được bố trí tại những nơi an toàn, thuận tiện, đảm bảo cho việc sử dụng Trong công trình các thiết bị cần sử dụng điện năng là:

+ Các loại bóng đèn: đèn huỳnh quang, đèn sợi tóc,

+ Các thiết bị làm mát :quạt trần, quạt giường

+ Thiết bị học tập : máy vi tính

- Cấp điện:

Toàn công trình dung 1 buồng phân phối điện bằng cách đưa cấp điện từ ngoàivào Buồng phân phối này được bố trí ở phòng kỹ thuật Từ buồng phân phối, điện đếncác hộp điện ở các tầng, các thiết bị phụ tải dùng các cáp điện ngầm trong tường hoặctrong sàn Trong buồng phân phối bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị phụ tải cócông suất sử dụng cao như: trạm bơm, thang máy hay hệ thống điện cứu hoả DùngAptomat để quản lý cho hệ thống đường dây, từng phòng sử dụng điện

1.2.5 Hệ thống cấp và thoát nước

Công trình là khu nhà ở mỗi phòng 8 sinh viên nên việc cung cấp nước chủ yếuphục phụ cho khu vệ sinh Nguồn nước được lấy từ hệ thống cung cấp nước máy củathành phố

- Giải pháp cấp nước bên trong công trình:

Sơ đồ phân phối nước được thiết kế theo tính chất và điều kiện kỹ thuật của nhàcao tầng, hệ thông cấp nước có thể phân vùng theo các khối Công tác dự trữ nước sửdụng bằng bể ngầm sau đó bơm nước lên hai bể dự trữ trên mái Tính toán các vị tríđặt bể hợp lý, trạm bơm cấp nước đầy đủ cho toàn nhà

- Giải pháp thoát nước cho công trình:

Hệ thống thoát nước thu trực tiếp từ các phòng WC xuống bể phốt sau đó thải ra hệthống thoát nước chung của thành phố thông qua hệ thống ống cứng Bên trong côngtrình, hệ thống thoát nước bẩn được bố trí qua tất cả các phòng: Đó là các ga thu nướctrong phòng vệ sinh vào các đường ống đi qua Hệ thông thoát nước mái phải đảm bảothoát nước nhanh, không bị tắc nghẽn

Công trình trang bị hệ thống phòng hoả hiện đại Tại vị trí hai cầu thang bố trí hai hệthống ống cấp nước cứu hoả D =110

Hệ thống phòng hoả được bố trí tại các tầng nhà bao gồm bình xịt, ống cứu hoả họngcứu hoả, bảng nội quy hướng dẫn sử dụng, đề phòng trường hợp xảy ra hoả hoạn

Hệ thống phòng cháy chữa cháy được thiết kế đúng với các quy định hiện thời Cácchuông báo động và thiết bị như bình cứu hoả được bố trí ở hành lang và cầu thang bộ

và cầu thang máy

-Hệ thống giao thông được thiết kế đúng theo yêu cầu phòng cháy, chữa cháy.Khoảng cách 2 cầu thang bộ là 20 mét Khoảng cách từ điểm bất kỳ trong công trìnhtới cầu thang cũng nhỏ hơn 20 mét

1.2.7 Hệ thống thu gom rác thải.

Hệ thống thu gom rác thải dùng các hộp thu rác đặt tại các sảnh cầu thang và thurác bằng cách đưa xuống bằng thang máy và đưa vào phòng thu rác ngoài công trình.Các đường ống kỹ thuật được thiết kế ốp vào các cột lớn từ tầng mái chạy xuống tầng1

1.2.8 Hệ thống chống sét.

Hệ thống chống sét gồm: kim thu lôi, hệ thống dây thu lôi, hệ thống dây dẫn bằngthép và cọc nối đất Tất cả các thiết bị thu sét được thiết kế theo tiêu chuẩn hiện hành.Tất cả các trạm, thiết bị dung điện phải được nối đất an toàn bằng hình thức dùngthanh thép nối với cọc nối đất

 KẾT LUẬN :

Qua phân tích các giải pháp kiến trúc trên ta thấy công trình khá hợp lý về mặt côngnăng cũng như hợp lý về giải pháp kiến trúc của một khu tập thể hiện đại dành chosinh viên chắc chắn công trình xây dựng nên góp phần cải tạo cho thành phố đẹp hơn

và hiện đại hơn Và có thể sẽ được áp dụng rộng rãi cho nhiều trường đại học trongthành phố cũng như trong cả nước, nhằm nâng cao đời sống sinh viên cũng như môitrường thuận lợi cho sinh viên học tập và nghiên cứu

1.3 Địa chất thủy văn.

1.3.1 Điều kiện địa chất

Đia chất công trình gồm những lớp sau:

-Lớp 1: Đất lấp chiều dày 1,2 m

-Lớp 2: Đất sét pha dẻo mềm dày 5,8 m

-Lớp 3: Sét pha dẻo chảy dày 7,4 m

-Lớp 4: Cát bụi rời dày 7,6 m

- Lớp 5: Cát hạt trung chặt vừa 8 m

Chương 2 : LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1.4 Sơ bộ phương án kết cấu

1.4.1 Phân tích các dạng kết cấu khung

1.4.1.1 Hệ kết cấu khung

Hệ được tạo bởi các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành kệ khung không gian của nhà

Hệ kết cấu này tạo ra được không gian kiến trúc khá linh hoạt và tính toán khung đơn giản

Ưu điểm: Việc thiết kế tính toán hệ kết cấu thuần khung đã được nghiên cứunhiều, thi công nhiều nên đã tích lũy được lượng lớn kinh nghiệm Các công nghệ, vậtliệu lại dễ kiếm, chất lượng công trình vì thế sẽ được nâng cao

Nhược điểm: nó tỏ ra kém hiệu quả khi tải trọng ngang của công trình lớn vì kếtcấu khung có độ cứng chống cắt và chống xoắn không cao

Tóm lại: Với công trình ta đang làm, do độ cao không lớn lên tải trọng ngang củacông trình không cao, do đó có thể sử dụng kết cấu khung cho công trình

1.4.1.2 Hệ kết cấu khung – lõi.

Kết cấu khung chịu lực

Là hệ kết cấu không gian gồm các khung ngang và khung dọc liên kết với nhau cùng chịu lực Để tăng độ cứng cho công trình thì các nút khung là nút cứng

- Tạo được không gian rộng

- Dễ bố trí mặt bằng và thoả mãn các yêu cầu chức năng

Hệ kết cấu này phù hợp với những công trình chịu tải trọng ngang nhỏ

Kết cấu 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 khả năng chịu lực ngang khátốt và tận dụng được giải pháp vách cầu thang là vách bê tông cốt thép

- Sơ đồ giằng: Khi khung chỉ chịu tải trọng theo phương đứng ứng với diện chịutải, còn tải ngang và một phần tải đứng còn lại do vách và lõi chịu Trong sơ đồ nàycác nút khung được cấu tạo khớp, cột có độ cứng chống uốn nhỏ.

- Sơ đồ khung giằng: Khi khung cũng tham gia chịu tải trọng đứng và ngangcùng với lõi và vách Với sơ đồ này các nút khung là nút cứng

1.4.1.3 Hệ kết cấu khung – vách – lõi kết hơp

Cấu tạo: Hệ kết cấu này là sự phát triển của hệ kết cấu khung - lõi, lúc này tườngcủa công trình thường sử dụng vách cứng

Ưu điểm: Hệ kết cấu này có độ cứng chống uốn và chống xoắn rất lớn đối với tảitrọng gió

Hệ kết cấu này thích hợp với những công trình cao trên 40m, tuy nhiên hệ kết cấunày đòi hỏi thi công phức tạp hơn, tốn nhiều vật liệu, mặt bằng bố trí không linh hoạt

1.4.2 phương án lựa chọn.

2.1.2.1 Lựa chọn vật liệu kết cấu

Từ các giải pháp vật liệu đã trình bày chọn vật liệu bê tông cốt thép sử dụng chotoàn công trình do chất lượng bảo đảm và có nhiều kinh nghiệm trong thi công và thiếtkế

- Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991

+ Bê tông là vật liệu được tạo lên từ xi măng, cát, đá lên bê tông có khối lượngriêng ~ 2500 dan/m3

+ Ta sử dụng cấp độ bền của bê tông là B25 dùng để tính toán cho công trình Cáccường độ chịu nén, kéo tính theo đơn vị KPa

Bê tông cấp độ bền B25 có các thông số sau:

+ Rbn = 18.5MPa ( cường độ tiêu chuẩn nén )

+ Rb = 14.5MPa ( cường độ tính toán nén )

+ Rbtn = 1.60MPa ( cường độ tiêu chuẩn kéo)

+ Rbt = 1.05MPa (cường độ tính toán kéo )

Mô đun đàn hồi : Eb= 30000MPa

Thép làm cốt thép cho cấu kiện bêtông cốt thép dùng loại thép sợi thông thườngtheo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 1991 Cốt thép chịu lực cho các dầm, cột dùng nhómCII, CIII, cốt thép đai, cốt thép giá, cốt thép cấu tạo và thép dùng cho bản sàn dùngnhóm CI

Cường độ của cốt thép như sau:

Cốt thép chịu lực nhóm CII: Rs = 280MPa

Cốt thép cấu tạo d ≥ 10 CII: Rs = 280MPa

d < 10 CI : Rs = 225MPa

Môđun đàn hồi của cốt thép: E = 21MPa.

2.1.2.2 Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực

Đối với nhà cao tầng, chiều cao của công trình quyết định các điều kiện thiết kế,thi công hoặc sử dụng khác với các nhà thông thường khác Trước tiên sẽ ảnh hưởngđến việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình (bộ phận chủ yếu của công trìnhnhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống dưới nền đất)

Qua phân tích các ưu nhược điểm của những giải pháp đã đưa ra, Căn cứ vào thiết kếkiến trúc, đặc điểm cụ thể của công trình, ta sử dụng hệ kết cấu “khung ” chịu lực với

sơ đồ khung giằng Hệ thống khung bao gồm các hàng cột biên, cột giữa, dầm chính,

dầm phụ, chịu tải trọng đứng là chủ yếu, một phần tải trọng ngang và tăng độ ổn địnhcho kết cấu với các nút khung là nút cứng Hệ thống lõi thang máy chủ yếu sử dụngvới mục đích phục vụ giao thông, chịu phần lớn tải trọng ngang và một phần tải trọngđứng tác dụng vào công trình Công trình thiết kế có chiều dài 57,4m và chiều rộng16.8m, độ cứng theo phương dọc nhà lớn hơn rất nhiều theo phương ngang nhà Do đókhi tính toán để đơn giản và thiên về an toàn ta tách một khung theo phương ngangnhà tính như khung phẳng có bước cột là l= 4.1m

1.4.3 Kích thước sơ bộ của kết cấu

+ 1,01,5: Hệ số dự trữ kể đến ảnh hưởng của mômen

+ Fb: Diện tích tiết diện ngang của cột

+ Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bêtông (Rb=14.5MPa)

Trong đó: - S: Diện tích chịu tải của một cột ở một tầng

- q: Tải trọng

- n: Số tầng

 Với cột C1:

+ Diện truyền tải của cột trục C1: S1 = 8,2.4,9 = 40,18 m2

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn:

N1 = 717,6 40,18 = 28833,2 (daN)+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220mm, với hệ số giảm lỗ cửa 0,7

N2 = gt.lt.ht = 514.(8,2 + 3,5).3,3.0,7 = 13892 daN+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:

N1 = 1002,5 40,18 = 40280,45 (daN)+ Với nhà 10 tầng và 1 tầng mái

N = �n N i. i = (28833,2+13892).10 + 40280,5 = 467533 daN

Diện tính tiết diện cột cần thiết là:

Fb =

4675331,0

145 = 3224 cm2Vậy ta chọn kích thước cột bcxhc = 50x70 cm có A = 3500 (cm2)

 Với cột C2:

+ Diện truyền tải của cột trục C1: S1 = 8,2.3,5 = 28,7 m2

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn:

N1 = 717,6 28,7 = 20595,12 (daN)+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220mm, với hệ số giảm lỗ cửa 0,7

N2 = gt.lt.ht = 514.8,2.3,3.0,7 = 9736 daN+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:

N1 = 1002,5 28,17 = 28240 (daN)+ Với nhà 10 tầng và 1 tầng mái

N = �n N i. i = (20595+9736).10 + 28240 = 331550 daN

Diện tính tiết diện cột cần thiết là:

Fb =

3315501,1

145 = 2286 cm2Vậy ta chọn kích thước cột bcxhc = 50x60 cm có A = 3000 (cm2)

Trong kết cấu nhà cao tầng, cột giữa chịu tải trọng đứng lớn hơn cột biên, tuy nhiên cột biên chịu ảnh hưởng do tải trọng ngang gây ra lớn hơn cột giữa Mômen chân cột có độ lớn tỷ lệ với chiều cao nhà Để đảm bảo chịu tải trọng ngang ta chọn

kích thước cột (bxh) C1 và C2 bằng nhau và bằng 50x70cm

Do càng lên cao nội lực càng giảm, nên ta cần thay đổi tiết diện cột cho phù hợp cứ

trong đó: md = (1012) với dầm chính

1.4.3.3 Phân tích lựa chọn phương án kết cấu sàn

- Lựa chọn phương án kết cấu sàn:

Trong kết cấu nhà cao tầng sàn là vách cứng ngang, tính tổng thể yêu cầu tương đối cao Hệkết cấu sàn được lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào, chiều cao tầng, nhịp và điều kiện thi công

a) Sàn sườn toàn khối

Là hệ kết cấu sàn thông dụng nhất áp dụng được cho hầu hết các công trình,phạm vi sử dụng rộng, chỉ tiêu kinh tế tốt thi công dễ dàng thuận tiện

b) Sàn nấm

Tường được sử dụng khi tải trọng sử dụng lớn, chiều cao tầng bị hạn chế, hay do yêu cầu vềkiến trúc sàn nấm tạo được không gian rộng, linh hoạt tận dụng tối đa chiều cao tầng Tuy nhiên sử dụng sàn nấm sẽ không kinh tế bằng sàn sườn

Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng điển hình là 3,3m là tương đối cao với phòng

ở của sinh viên, đồng thời để đảm bảo tính linh hoạt khi bố trí các tường ngăn, tạo không gian rộng, ta lựa chon phương án sàn toàn khối với các ô sàn điển hình

Đặc điểm cụ thể của công trình

+ Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:

+ Chiều dày sàn được lấy (1/40-1/45)L đối với sàn làm việc 1 phương và hai phương nên

ta chọn hs = 12 cm , đảm bảo điều kiện trên

2.1.3.4 Chọn sơ bộ tiết diện lỏi:

TCXD 198 - 1997 quy định độ dày của vách (t) phải thoả mãn điều kiện sau:Chiều dầy của lỏi đổ tại chỗ được xác định theo các điều kiên sau:

+) Không được nhỏ hơn 160mm

Do mặt bằng công trình khá rộng, coi tấm sàn là tuyệt đối cứng Hợp lực của tảitrọng ngang đi qua tâm cứng chỉ gây cho công trình các chuyển vị thẳng còn chuyển vị

xoay bằng 0 Khi đó tải trọng ngang tác dụng vào công trình sẽ được phân phối về cáckhung theo tỉ lệ độ cứng Nhưng do bố trí thang máy không đối xứng, tâm cứng khôngthuộc trục đi qua trọng tâm công trình, sẽ phát sinh chuyển vị xoay và moment xoắn,nên ta cần bố trí thêm một vách có độ cứng bằng độ cứng thang máy đối xứng qua trục

đi qua trọng tâm công trình Ta chỉ quan tâm đến độ cứng theo phương x Theo tínhtoán ta có bề rộng của vách b = 300 mm

Áp dụng công thức chuyển trục ta có:

Moment quán tính của vách (8) là: Ivách=

3 12

b h

=

30.3 7.212

�

= 9.33 m4 Moment quán tính của lõi thang máy bao gồm các hình (1,2 ,3 4, 5, 6, 7) là:

Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán

Gạch ceramic dày 8mm,  0 = 2000 daN/m3

Bảng 2.1.1.1.1.2 Tĩnh tải sàn khu vệ sinh

Gạch ceramic dày 8mm,  0 = 2000 daN/m3

1.4.4.2 - Tải trọng tường xây:

Các loại tường bao quanh nhà xây bằng gạch có  =1500 kG/m3

Chiều cao tường: ht = H - hd

Bảng 2.1.1.1.1.4 Tải trọng tường xây(tầng điển hình)

và áp lực gió phân bố từng tầng được tính như trong bảng.

+ c: hệ số khí động, lấy theo chỉ dẫn bảng 6 TCVN 2737-95, phụ thuộc vào hìnhkhối công trình và hình dạng bề mặt đón gió.Với công trình có hình khối chữ nhật(mặt đón gió c = + 0,8 Mặt hút gió c = - 0,6)

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

+Bảng tính thành phần tĩnh của tải trọng gió

Tải gió tĩnh ở mỗi tầng: Wt = n.W0.k.c H

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

Phía hút(dan/m)

1.5 Tính toán nội lực cho công trình

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 caotầng

-Giao diện được tích hợp hoàn toàn với môi trường Windows95/98/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 lắp ghép, lõitoàn 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 (ResponseSpectrum 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 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 sovới các chương trình tính kết cấu khác

- Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp choviệc 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 diệntích thép Fa (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện cột), cấu kiệnvách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩn ACI318-99, UBC97, BS8110 (có thểthực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện vách)

- Thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính toáncông 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 phụtrợ SAFE để tính toán sàn bê-tông cốt thép Kết quả cuối cùng đạt được là biểu đồ nộilực, 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

1.5.2 Khai báo tải trọng

1.5.2.1 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 = 3.106 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

1.5.2.2 Hoạt tải đứng:

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

1.5.2.3 Tải trọng gió:

- Thành phần gió tĩnh (gió X, gió Y)

Thành phần gió tĩnh được tính đưa về dầm (theo phương tương ứng), theo diện tích bề mặt đón gió của công trình

1.5.3 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

Hình 2.1.1.1.2.

Hình 2.1.1.1.3 Tĩnh tải tầng 1

Hình 2.1.1.1.4 Hoạt tải 1 tầng 1

Hình 2.1.1.1.8 Gió trái Y tầng 1

Cơ sở cho việc tổ hợp nội lực

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

Tổ hợp nội lực tiến hành theo cả hai phương X,Y, tìm ra các cặp nội lực nguy hiểm gồm(Mmax+, Ntu) ; (Mmax- , Ntu) ; ( Nmax , Mtu)

Kết xuất nội lực (xem trong phụ lục)

1.5.4 Xuất nội lực

Hình 2.1.2.1.1 Lực dọc tổ hợp

BAO (kN)

Hình 2.1.2.1.2 Momen M3-3

Hình 2.1.2.1.3 Momen M2-2của tổ hợp BAO (kN.m)

Hình 2.1.2.1.4 Lực cắt V3-3

Hình 2.1.2.1.5 Lực cắt V2-2

2, 25

1, 2 2 1,8

L

Bản sànlàm việc theo 2 phương ta tính theo bản kê 4 cạnh

Ô sàn phòng ở có kích thước l1xl2 = 4,1x7 có tỷ số

2 1

7 1,7 2 4,1

L

Bản sàn làmviệc theo 2 phương ta tính theo bản kê 4 cạnh

1.7 Xác định tải trọng

1.7.1 Tĩnh tải sàn phòng ở.

Bảng 3.1.1.1.1.1 Tĩnh tải sàn phòng ở

Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán

Gạch ceramic dày 8mm,  0 = 2000 daN/m3

1.7.2 Tĩnh tải sàn phòng vệ sinh

Bảng 3.1.1.1.1.2 Tĩnh tải sàn khu vệ sinh

Gạch ceramic dày 8mm,  0 = 2000 daN/m3

pKG/m2

qKG/m2

1.8 Lựa chọn vật liệu cấu tạo

Bê tông B20 có cường độ tính toán Rb=115 (kG/cm2)

M1 = 1.q.l1.l2; MI = -1.q.l1.l2

M2 = 2.q.l1.l2; MII = -2.q.l1.l2

Trong đó: M1: Mô men max giữa nhịp cạnh ngắn

M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài

MI: Mô men max gối cạnh ngắn

MII: Mô men max gối cạnh dài

1; 2; 1; 2: Các hệ số tra theo loại sơ đồ

3.4.2.1 Tính toán cốt thép chịu mô men dương

Lấy giá trị mômen dương M = 44,7 KG.m để tính

447000

0,199 225.0,998.100

�Chọn thép 6s200 cho cả 2 phương cạnh ngắn và dài có As = 1,696 cm2 > 0,199 cm2Kiểm tra hàm lượng thép

-Tính thép chịu mô men âm ở gối

Theo phương l1 có MI = -102,17 KG.m

1 2 0

m b

1021700

0, 456 225.0,995.100

�Chọn thép 8a200 có As = 3,02 cm2 > 0,456 cm2

Kiểm tra hàm lượng thép

min 0

l

< 2 bản làm việc theo 2phương tính cho bản kê 4cạnh,tính theo khớp dẻo

Sơ đồ tính :

Hình 3-2: Sơ đồ tính sàn phòng ở.Tĩnh tải:

gtt =477,6 KG/m2

- Hoạt tải

p= 240 KG/m2

1 2

1

2 2

1

2 2

1

1 1

1 1

./

;

;

;1

M M

M M

M

M B M

M A M

M B M

Giải phương trình ta được M1= 427,44 KG.m

Ta có M2 = 193,2 KG.m

MA1 =MB1 = -1.427,44 = -427,44 KG.m

MA2 =MB2 = -0,652.427,44=-278,69 KG.m

3.5.2 Tính toán cốt thép

Giả thiết a=2 cm  h0 = h- a0=12-2=10 cm

3.5.2.1 Tính toán cốt thép chịu mô men dương

Ta chọn thép Ø8a200 theo phương l1 có As = 3,02cm2

Theo phương l2 có M = 193,2 KG.m ta tính tương tự như thép chịu mô mendương bên trên và chọn Ø6a300 có As = 1,7cm2

Lúc này ta bố trí thép cho toàn bộ sàn