Đánh giá hiệu quả thiết kế các công trình nhà cao tầng trên địa bàn thành phố đà nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN HOÀNG THỊNH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN HOÀNG THỊNH

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2016

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phan Quang Minh

Phản biện 1: PGS.TS Trương Hoài Chính

Phản biện 2: TS Đặng Công Thuật

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 08 năm

2016

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế - xã hội dẫn đến dân số tại

một số đô thị trên thế giới ngày càng đông đúc; nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc, trung tâm thương mại, khách sạn… tăng lên đáng kể, trong khi quỹ đất xây dựng thiếu trầm trọng làm giá đất ngày càng cao Ngoài ra, để thuận lợi cho quan hệ công tác, việc bố trí nhiều văn phòng công ty gần nhau cũng là yếu tố thúc đẩy phát triển kinh tế, giảm chi phí vận hành Cùng với sự phát triển kinh tế

xã hội, nhu cầu xây dựng các công trình dân dụng cao tầng phục vụ cho sinh hoạt, làm việc và nhiều chức năng khác tăng rất nhanh, đặc biệt ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh , nhiều nhà cao tầng đã được xây dựng đặt ra những yêu cầu ngày càng cao về tính hiệu quả thiết kế các công trình nhà cao tầng trên

địa bàn thành phố Đà Nẵng Vì vậy việc “Đánh giá hiệu quả thiết

kế các công trình nhà cao tầng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng”

là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiệu quả thiết kế các công trinh nhà cao tầng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

- Hình thành cơ sở lý thuyết để phân tích những đặc điểm cũng như rút ra những nhận xét, đánh giá một số công trình nhà nhiều tầng được khảo sát trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nhà nhiều tầng trên địa bàn Thành

phố Đà Nẵng

Phạm vi nghiên cứu: Các công trình nhà nhiều tầng đã thiết

kế và thi công , nghiên cứu các văn bản, tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành và hồ sơ liên quan đến công trình nhà nhiều tầng đã xây dựng

trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập dữ liệu từ một số công trình nhà nhiều tầng bê tông cốt thép đã thiết kế và thi công

- Nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng kết cấu nhà nhiều tầng

5 Bố cục của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu và 3 chương

MỞ ĐẦU

Chương 1: Tổng quan nhà nhiều tầng

Chương 2: Hệ kết cấu nhà nhiều tầng

Chương 3: Đánh giá chỉ tiêu vật liệu của một số nhà nhiều tầng ở Đà Nẵng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NHÀ NHIỀU TẦNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ NHIỀU TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.4.1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió

1.4.2 Thành phần động của tải trọng gió

a Tần số dao động riêng của nhà

b Tính toán phần động của tải trọng gió

1.5.2 Tính toán thành phần nằm ngang của tải trọng động đất theo phương pháp của CHu II-71-81*

2.2 HỆ KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỨNG

2.2.1 Hệ sàn đặc một phương (One-way solid slabs)

Hình 2.6 Hệ sàn đặc một phương

5

Hệ sàn đặc một phương là hệ sàn cơ bản nhất Việc thiết kế hệ sàn này thường bị khống chế bởi yêu cầu về độ võng và hàm lượng cốt thép trong sàn thường khá lớn

Phạm vi áp dụng:

+ Hệ sàn này thường hiệu quả cho các sàn có nhịp từ 4-6m + Chúng thường được dùng cho các công trình như: tòa nhà văn phòng, khu thương mại, các nhà kho hoặc các công trình tương tự

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: đơn giản cho thi công, dễ xử lý kết cấu ở các lỗ thủng + Nhược điểm: do phải liên kết với dầm nên công tác ván khuôn bị kéo dài, chiều cao tầng nhà vì thế cũng bị tăng lên

2.2.2 Hệ sàn một phương dày sườn (Ribbed slabs)

Hình 2.7 Hệ sàn một phương dày sườn

So với bản sàn đặc, hệ sàn này bố trí các sườn với mật độ dày, tạo ra có độ cứng lớn, giúp giảm được tĩnh tải bản thân sàn.Chiều dày sườn tối thiểu thường là 150mm để tiện cho việc bố trí cốt thép

6

Phạm vi áp dụng:

+ Hệ sàn này thường hiệu quả cho các sàn có lưới cột từ 8 đến 12m (nhịp tính từ tim dầm này đến tim dầm kia) và các dầm bẹt vượt nhịp dưới 15m

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu so với sàn đặc, độ cứng lớn, hiệu quả với các nhịp tương đối lớn, cho phép sàn có các lỗ thủng lớn + Nhược điểm: công tác cốt thép và ván khuôn phức tạp (thường phải dùng hệ ván khuôn đúc sẵn bằng các dạng hộp nhựa polystyrene với các kích thước điển hình hóa) Thời gian thi công kéo dài

2.2.3 Hệ sàn dầm uốn hai phương (Two-way solid slabs)

Hình 2.8 Hệ sàn dầm uốn hai phương

Hệ sàn dầm có bản đặc uốn hai phương thường được dùng cho các khu nhà ở, cửa hàng, nhà kho, trung tâm thương mại…

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: hiệu quả với hệ sàn chịu tải trọng lớn, sàn có độ cứng cao và dễ xử lý kết cấu ở vị trí các lỗ thủng

+ Nhược điểm: do phải liên kết với dầm theo 2 phương nên công tác ván khuôn bị kéo dài, chiều cao tầng nhà vì thế cũng tăng lên, thiếu linh hoạt về không gian khi phân chia bởi các vách ngăn

2.2.4 Hệ tấm phẳng không dầm (Flat plate)

Hình 2.9 Hệ tấm phẳng không dầm

Hệ sàn tấm phẳng không dầm rất phổ biến trong các tòa nhà văn phòng, bệnh viện, khách sạn, khu thương mại … vì sự đơn giản

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: thi công dễ dàng và nhanh chóng, cho chiều cao thông thủy lớn nhất, dễ bố trí các hệ thống kĩ thuật đi dưới sàn và rất linh hoạt khi ngăn chia không gian sử dụng, thông gió và chiếu sáng tốt + Nhược điểm: chiều dày sàn lớn, rất khó xử lý kết cấu các lỗ, nhất là các lỗ ở sát cột Chiều dày sàn thường được tính toán để đảm bảo về điều kiện chống chọc thủng và hạn chế độ võng

2.2.5 Sàn nấm (Flat slab with column head)

Hình 2.10 Hệ sàn nấm

Khi phải chịu tải trọng nặng, để tăng khả năng chống chọc thủng cho sàn phẳng, người ta sử dụng thêm mũ cột Hệ sàn tấm

9

phẳng không dầm rất phổ biến trong các tòa nhà văn phòng, bệnh viện, khách sạn hay các khu chung cư vì sự đơn giản và dễ dàng cho xây dựng Nên dùng với các nhà có ít lỗ thủng sàn và sử dụng bê tông cường độ cao

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: thi công dễ dàng và nhanh chóng, cho chiều cao thông thủy lớn nhất, dễ bố trí các hệ thống kĩ thuật đi dưới sàn và rất linh hoạt khi ngăn chia không gian sử dụng Giảm được chiều dày sàn do bố trí thêm mũ cột

+ Nhược điểm: do có thêm mũ cột nên thời gian thi công tăng, rất khó xử lý kết cấu các lỗ, nhất là các lỗ ở sát cột

Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: hiệu quả với hệ sàn chịu tải trọng lớn, vượt nhịp lớn và dễ xử lý kết cấu ở vị trí các lỗ thủng, nhẹ hơn so với tấm sàn đặc, tạo ra các ấn tượng về kiến trúc

11

+ Nhược điểm: công tác cốt thép và ván khuôn phức tạp, đắt Thời gian thi công kéo dài

2.2.7 Giải pháp sàn bê tông cốt thép ứng lực trước

a Hệ sàn đặc ứng lực trước một phương (Post-tensioned one-way solid slabs)

b Hệ sàn ứng lực trước một phương dày sườn tensioned ribbed slabs)

(Post-c Hệ sàn phẳng không dầm ứng lực trước (Post-tensioned flat slabs)

2.3 ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG

Ở ĐÀ NẴNG

2.3.1 Điều kiện khí hậu

2.3.2 Đặc điểm địa chất một số khu vực ở Đà Nẵng

- Theo kết quả khoan kết hợp kết hợp kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy cấu trúc đất nền theo diện và chiều sâu như sau:

đó các cọc khoan nhồi trên địa bàn TP Đà Nẵng thường có chiều dài lớn Bên cạnh đó do mực nước ngầm khá cao ảnh hưởng đến việc thi công các tầng hầm

Từ các nhận xét trên có thể thấy rằng với cùng quy mô và giải pháp kết cấu giống nhau, công trình nhà cao tầng xây dựng ở TP Đà Nẵng có các chỉ tiêu về chi phí vật liệu theo m2 sàn của phần thân tương tự như ở TP Hà Nội do các điều kiện về tải trọng ngang (gió

và động đất) tương tự như khu vực nội thành của TP Hà Nội

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Như đã trình bày ở trên, có các sơ đồ kết cấu khác nhau để lựa chọn hệ kết cấu chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng của kết cấu nhà nhiều tầng Việc đánh giá sự hợp lý của phương án kết cấu thường căn cứ vào chỉ tiêu chi phí vật liệutheo m2sàn Đối với các nhà cao tầng, tiêu chí này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thu hút đầu tư các dự án bất động sản Bên cạnh đó thông qua việc đánh giá các chỉ số này còn nhằm mục đích tìm các giải pháp hợp

lý để giảm giá thành các chỉ số chưa phù hợp để tăng hiệu quả kinh tế của công trình

15

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU VẬT LIỆU CỦA MỘT SỐ

3.1.1 Bài toán thiết kế

Ô sàn kích thước cạnh đều theo 2 phương l1 = l2 = 8m, Công năng sàn cho 3 dạng công trình: Căn hộ (p = 150 kG/cm2), Văn phòng (p = 200 kG/cm2), Trung tâm thương mại (p = 400 kG/cm2)

Vật liệu sử dụng: trong bài toán thiết kế, các phương án vật

liệu khác nhau sẽ được đem phân tích so sánh Cụ thể: (i) bê tông dùng B20, B25, B30, B35, B40; (ii) Cốt thép CI, CII

So sánh kết quả thu được ở ở trên, nhận thấy với sàn không dầm phụ:

- Phương án sàn có kích thước 8x8m sử dụng B25 là hợp lý

- Để đảm bảo đồng thời yêu cầu về biến dạng (độ võng) và điều kiện chịu lực, phương án sàn có hệ dầm bo (không dầm phụ) chỉ hợp lý với nhịp đến 8m

17

b Trường hợp dầm phụ 1 phương

Hình 3.2 Độ võng và nội lực (M) trong sàn 8x8m có dầm

phụ 1 phương Bảng 3.2 Kết quả tính nội lực sàn có hệ dầm phụ 1 phương

Bảng 3.3 Kết quả tính cốt thép cho sàn có hệ dầm phụ 1 phương

So sánh kết quả thu được ở trên, nhận thấy với sàn có 2 dầm phụ:

- Phương án sàn có kích thước 8x8m sử dụng B25 là hợp lý

- Để đảm bảo đồng thời yêu cầu về biến dạng (độ võng) và điều kiện chịu lực, phương án sàn có hệ dầm phụ theo 1 phương chỉ hợp lý với nhịp đến 8m

- Để đảm bảo đồng thời yêu cầu về biến dạng (độ võng) và điều kiện chịu lực, phương án sàn có hệ dầm phụ theo 1 phương chỉ hợp lý với nhịp đến 8m

3.1.2 Phân tích so sánh các phương án

Với tiêu chí so sánh về tiêu hao vật liệu như đề cập ở trên, đối với mỗi phương án sàn, phương án hợp lý nhất sẽ được phân tích so sánh Cụ thể:

- Sàn nhịp 8m so sánh các phương án:

o Sàn sườn không dầm phụ: B25, CII

o Sàn sườn có hệ dầm phụ 1 phương: B25, CII

o Sàn sườn có hệ dầm phụ 2 phương: B25, CII

20

Bảng 3.5 So sánh chi phí cho các phương án sàn có nhịp 8m

Trong bảng so sánh nhận thấy, trong trường hợp sàn có nhịp 8m, phương án sàn sườn có hệ dầm phụ theo 2 phương cho giải pháp kinh tế tiết kiệm nhất Bên cạnh đó, sử dụng cấp độ bền B25 là hợp

lý cho hệ sàn không ứng lực trước

3.2 ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU VẬT LIỆU CỦA MỘT SỐ NHÀ NHIỀU TẦNG Ở ĐÀ NẴNG

Dựa vào, tính toán chỉ tiêu vật liệu (bê tông, cốt thép) cho 1m2

sàn và khối lượng thép cho 1m3 bêtông đối với kết cấu phần thân các công trình nhà nhiều tầng giới thiệu ở phần trên, ta có bảng sau:

bê tông

Tỷ trọng

Khối lượng thép

Suất tiêu hao thép trên 1m 3 bê tông cấu kiện

Suất tiêu hao

bê tông trên 1m 2 sàn xây dựng

Suất tiêu hao thép trên 1m 2 sàn xây dựng

Khối lượng ván khuôn

Suất tiêu hao ván khuôn trên 1m 2 sàn xây dựng

TT Hạng mục

(m 2 ) (m 3 ) (%) (T) (Kg/m 3 ) (m 3 /m 2 ) (Kg/m 2 ) (100m 2 ) (m 2 /m 2 ) Khách

bê tông

Tỷ trọng

Khối lượng thép

Suất tiêu hao thép trên 1m 3

bê tông cấu kiện

Suất tiêu hao bê tông trên 1m 2 sàn xây dựng

Suất tiêu hao thép trên 1m 2

sàn xây dựng

Khối lượng ván khuôn

Suất tiêu hao ván khuôn trên 1m 2 sàn xây dựng

TT Hạng mục

(m 2 ) (m 3 ) (%) (T) (Kg/m 3 ) (m 3 /m 2 ) (Kg/m 2 ) (100m 2 ) (m 2 /m 2 ) Khách

23

Các chỉ tiêu về vật liệu của các công trình nhà nhiều tầng ở

Hà Nội bảng (3.7) (Tập hợp số liệu từ các công trình từ 20 đến 29

bê tông

Tỷ trọng

Khối lượng thép

Suất tiêu hao thép trên 1m 3

bê tông cấu kiện

Suất tiêu hao

bê tông trên 1m 2 sàn xây dựng

Suất tiêu hao thép trên 1m 2

sàn xây dựng

Khối lượng ván khuôn

Suất tiêu hao ván khuôn trên 1m 2

sàn xây dựng

kích thước tiết diện cấu kiện

- Việc đánh giá sự phù hợp của phương án kết cấu dầm sàn và cấp bền nén của bê tông là rất quan trọng trong thiết kế nhà nhiều tầng Đối với cấu kiện chịu uốn của các công trình nhà không quá cao, chọn cấp độ bền nén cao có lợi một ít về hạn chế độ võng nhưng hiệu quả kinh tế sẽ thấp

- Việc đánh giá sự hợp lý của phương án kết cấu nên căn cứ vào chỉ tiêu chi phí vật liệu theo m2 sàn.Đối với các nhà cao tầng, tiêu chí này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thu hút đầu tư các

dự án bất động sản Bên cạnh đó thông qua việc đánh giá các chỉ số này còn nhằm mục đích tìm các giải pháp hợp lý để giảm giá thành các chỉ số chưa phù hợp để tăng hiệu quả kinh tế của công trình

- Giá thành kết cấu trên m2 sàn là một tiêu chí để có thể đánh giá sự phù hợp của phương án thiết kế

2 Kiến nghị

Cần có sự thống kê và đánh giá các công trình nhà cao tầng đã xây dựng để đưa ra quy trình thẩm tra về tính hiệu quả của phương

án thiết kế