Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến Trúc TPHCM

Tất cả mọi thắc mắc hay khó khăn khi tham khảo đồ án, liên hệ email bên dưới: Gmail: hoangminhthien11@gmail.com

PHẦN 1: KIẾN TRÚC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, trước hết cần phải có một cơ sở

hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện tốt, và thuận lợi nhất cho nhu cầu sinh sống và làm việc của người dân Đối với nước ta, là một nước đang từng bước phát triển và ngày càng khẳng định vị thế trong khung vực và cả quốc tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh và làm việc cho người dân Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu

cầu cấp thiết hàng đầu.

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiềutrong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thangkhiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng Để giải quyết vấn đề cấpthiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư trongThành phố là hợp lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nướcngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối vớiviệc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng, cácchung cư cao tầng, khu nhà ở thấp tầng… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạtngày càng cao của mọi người dân

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã gópphần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹthuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thicông hiện đại của nước ngoài…

Chính vì thế, công trình khu nhà ở Phú Thọ được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giảiquyết các mục tiêu trên Đây là một chung cư cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi… thích hợpcho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựngđầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân

1.2.1 Vị trí công trình

Địa chỉ: Ngã ba Lữ Gia và Nguyễn Thị Nhỏ, Phường 15, Quận 11, Tp Hồ Chí Minh

Hình 1.1.1 – Vị trí công trình được chụp từ Google Earth

1.2.2 Điều kiện tự nhiên

Trong năm TP.HCM có 2 mùa là biến thể của mùa hè: mùa mưa – khô rõ rệt Mùa mưa đượcbắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11 , còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau

Thành phố Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình 27 °C, cao nhất lên tới 40 °C, thấp nhất xuống13,8 °C Hàng năm, thành phố có 330 ngày nhiệt độ trung bình 25 tới 28 °C

Lượng mưa trung bình của thành phố đạt 1.949 mm/năm Một năm, ở thành phố có trung bình

159 ngày mưa, tập trung nhiều nhất vào các tháng từ 5 tới 11 Trên phạm vi không gian thànhphố, lượng mưa phân bố không đều

Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây Nam

và Bắc – Ðông Bắc Cũng như lượng mưa, độ ẩm không khí ở thành phố lên cao vào mùamưa (80%), và xuống thấp vào mùa khô (74,5%) Bình quân độ ẩm không khí đạt 79,5%/năm

Có thể nói Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng không có gió bão

 Nhìn chung thành phố Hồ Chí Minh không chịu ảnh hưởng nhiều của thời tiết, thiên tai,không rét, không có hiện tượng sương muối, không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt, ánhsáng và lượng nhiệt dồi dào

Hình 1.1.2 – Mặt cắt công trình

1.3.2 Số tầng

Công trình có 1 tầng hầm, 9 tầng lầu và 1 mái

Hình 1.1.3 – Mặt bằng tầng trệt

Hình 1.1.4 – Mặt bằng tầng 2  tầng 9 1.3.3 Cao độ mỗi tầng

1.3.4 Chiều cao công trình

Công trình có chiều cao 36.400 m (tính từ MĐTN -0.500m chưa kể tầng hầm)

1.3.5 Diện tích xây dựng

Diện tích xây dựng công trình: 40 x 28.2 = 1128 m2

1.3.6 Vị trí giới hạn công trình

Hướng Đông: Sân vận động Phú Thọ

Hướng Tây: giáp đường Nguyễn Thị Nhỏ

Hướng Bắc: giáp đường Lữ Gia

Hướng Nam: Chung cư Phú Thọ và trường tiểu học Nguyễn Thị Nhỏ

1.3.7 Công năng công trình

Tầng hầm: bố trí nhà xe

Tầng trệt: khu sinh hoạt chung

Tầng 2  tầng 9: căn hộ bình dân

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP CHO CÔNG TRÌNH

2.1.1 Giải pháp mặt bằng

Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (1125m2)

Tầng hầm nằm ở code - 4.100m được bố trí 1 ram dốc tách biệt lối lên và xuống mỗi bên với độdốc i = 20.5% trên cùng một mặt tiền đường Nguyễn Thị Thập Vì công năng của công trình là sựkết hợp giữa trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp nên lưu lượng xe cộ xuống hầm khá đôngchính vì vậy việc bố trí Ram dốc hợp lý giải quyết được nhu cầu thông thoáng lối đi và dễ dàngtrong việc quản lí công trình

Hệ thống thang máy và thang bộ thoát hiểm được bố trí ở khu vực giữa tầng hầm vừa đảm bảo vềkết cấu vừa dễ nhìn thấy khi vào tầng hầm Hệ thống phòng cháy chữa cháy cũng được kết hợp bốtrí trong khu vực thang bộ và dễ dàng tiếp cận khi có sự cố xảy ra

Tầng trệt được ốp đá granite mắt rồng, kết hợp kính phản quang 2 lớp màu xanh lá dày 10.38

mm tạo vẻ đẹp sang trọng cho khu trung tâm thương mại

Tầng điển hình (2  9) được dùng làm căn hộ cao cấp phục vụ cho người dân với 6 căn hộmỗi tầng, diện tích căn lớn nhất khoảng 166 m2 và căn bé nhất 118 m2 Trên mặt bằng tầngđiển hình còn bố trí giếng trời để thông thoáng và lấy sáng cho công trình, hành lang đảm bảotiêu chuẩn (≥ 2.2m) Ngoài ra mặt bằng sân thượng được tận dụng làm sân tập thể dục, hóng

mát với hành lang an toàn là hệ tường xây theo chu vi mặt bằng Hệ thống thoát nước sânthượng cũng được bố trí một cách hợp lí.

 Với giải pháp mặt bằng trên công trình đã đáp ứng tốt yêu cầu phục vụ công năng và đồngthời đảm bảo cho việc bố trí kết cấu được hợp lí

2.1.2 Giải pháp mặt cắt và cấu tạo

2.1.2.1 Giải pháp mặt cắt

Chiều cao tầng điển hình và tầng hầm là 4.1 m, tầng trệt cao 3.6m

Chiều cao thông thủy tầng điển hình ≥ 2.7m

Sử dụng cầu thang bộ 3 vế, chiều cao mỗi vế 1,3 cao 1.08 m, vế 2 1.44 m

2.1.2.2 Giải pháp cấu tạo

STT Vật liệu Trọng lượng riêng Chiều dày

2.1.3.1 Giải pháp mặt đứng

Công trình có hình khối kiến trúc hiện đại phù hợp với tính chất là một chung cư cao cấp kếthợp với trung tâm thương mại Với những nét ngang và thẳng đứng tạo nên sự bề thế vữngvàng cho công trình, hơn nữa kết hợp với việc sử dụng các vật liệu mới cho mặt đứng công

trình như đá Granite cùng với những mảng kiếng dày màu xanh tạo vẻ sang trọng cho mộtcông trình kiến trúc.

2.1.3.2 Giải pháp hình khối

Công trình có dạng khối hình hộp chữ nhật, phù hợp với hình dạng khu đất với 3 mặt tiếp giápcông trình có sẵn và 1 mặt tiền Tạo hình kiến trúc của công trình là sự kết hợp giữa cố điển

và hiện đại mang phong thái tự do, phóng khoáng

2.1.4 Giải pháp giao thông công trình

Giao thông theo phương ngang là hàng lang giữa rộng 2.2m Giao thông theo phương đứngthông giữa các tầng là 2 cầu thang bộ và 4 thang máy Hàng lang ở các tầng giao với cầuthang tạo ra nút giao thông thuận tiện và thông thoáng cho người đi lại, đảm bảo sự thoáthiểm khi có sự cố như cháy, nổ

Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung lõi BTCT kết hợp sàn dự ứng lực

Hệ chịu lực phương ngang dùng sàn nấm kết hợp ứng lực trước và lõi chịu lực

Hệ chịu lực theo phương đứng là hệ khung gồm cột và sàn nấm

Mái phẳng bằng bê tông cốt thép và được chống thấm

Cầu thang bằng bê tông cốt thép toàn khối

Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép đặt trên sân thượng dùng để trữ nước, từ đó cấp nước choviệc sử dụng của toàn bộ các tầng và việc cứu hỏa

Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm

2.3.2 Hệ thống cấp nước

Dung tích bể chứa được thiết kết trên cơ sở số lượng người sử dụng và lượng nước dự trữ khixảy ra sự cố mất điện và chữa cháy Từ bể chứa nước sinh hoạt được dẫn xuống các khu vệsinh, phục vụ nhu cầu sinh hoạt mỗi tầng bằng hệ thống ống thép tráng kẽm đặt trong các hộp

kỹ thuật

2.3.3 Hệ thống thoát nước

Thoát nước mưa: Nước mưa trên mái được thoát xuống dưới thông qua hệ thống ống nhựa đặttại những vị trí thu nước mái nhiều nhất Từ hệ thống ống dẫn chảy xuống rãnh thu nước mưaquanh nhà đến hệ thông thoát nước chung của thành phố

Thoát nước thải sinh hoạt: Nước thải khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại làm sạch sau đódẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

2.3.4 Hệ thống thông gió

Về quy hoạch: xung quanh công trình trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi,điều hoà không khí Tạo nên môi trường trong sạch thoáng mát

Về thiết kế: Các phòng ở trong công trình được thiết kế hệ thống cửa sổ, cửa đi, ô thoáng, tạonên sự lưu thông không khí trong và ngoài công trình Đảm bảo môi trường không khí thoảimái, trong sạch.

2.3.5 Hệ thống chiếu sáng

Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo

Chiếu sáng tự nhiên: Các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài kếthợp cùng ánh sáng nhân tạo đảm bảo đủ ánh sáng trong phòng

Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam vềthiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng

2.3.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Tại mỗi tầng và tại nút giao thông giữa hành lang và cầu thang Thiết kết đặt hệ thống hộphọng cứa hoả được nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều được đặt biển chỉ dẫn vềphòng và chữa cháy Đặt mỗi tầng 4 bình cứu hoả CO2MFZ4 (4kg) chia làm 2 hộp đặt haibên khu phòng ở

dự ứng lực Ngoài ra, sinh viên thấy có nhiều sách nói về tính toán bê tông dự ứng lực theotiêu chuẩn Mỹ, Âu, Úc vì những tiêu chuẩn đó có những tính toán chi tiết, cụ thể hơn vì kinhnghiệm và công nghệ của họ đã có kinh nghiệm lâu đời Trong khi dự ứng lực áp dụng ở ViệtNam hiện nay chỉ mới thịnh hành chục năm gần đây Vì vậy, theo như tìm hiểu sinh viên thấyrằng mặc dù tiêu chuẩn mình chưa cụ thể nhưng cũng đủ để thực hiện đồ án với mức độ tìmhiểu và tư duy của sinh viên

Công trình KHU NHÀ Ở PHÚ THỌ có nhịp sàn 10m, chiều cao tầng điển hình 3.6m Vớimong muốn tìm hiểu những ưu điểm của BT ƯLT và cơ hội việc làm tương lai sinh viên đềxuất giải pháp kết cấu sàn phẳng ứng lực trước căng sau

Ngoài việc áp dụng phương pháp kết cấu sàn dự ứng lực sinh viên cũng đề suất một sốphương pháp kết cấu khác phù hợp cho nhịp 10 m được đề cập sau đây:

Hình 2.1.2 - Sàn Bubbledeck (dùng bóng nhựa chịu lực rỗng)

Hình 2.1.3 – Sàn nhẹ U – BOOT: (dùng những hộp chữ nhật nhựa chịu lực rỗng)

 Tiêu chuẩn áp dụng:

Qua tìm hiểu việc áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài vào công trình Việt nam có nhiều bất cậptrong quá trình thiết kế, thi công, nghiệm thu, dự toán, quyết toán…Vì vậy, sinh viên sẽ ápdụng tiêu chuẩn nước ngoài vào tính toán theo Thông tư số 18/2010/TT-BXD nói về quy địnhviệc áp dụng quy chuẩn, tiêu chuẩn trong hoạt động xây dựng (thiết kế) Ngoài ra, các công

trình Việt nam áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài và được Bộ xây dựng chấp thuận, trích dẫn:

“Việc áp dụng tiêu chuẩn nêu trên phải đảm bảo tính đồng bộ với các tiêu chuẩn xây dựng Châu Âu và tài liệu hướng dẫn của PCI từ khâu khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu công trình; các số liệu về điều kiện tự nhiên (gió báo, giông sét, động đất…) phục vụ cho tính toán thiết kế phải được lấy theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam.” (công

văn số 384/BXD – KHCN) do Tổng Công ty Cổ phần Xuất nhập khẩu và xây dựng Việt Nam

đã được chấp thuận áp dụng tiêu chuẩn Eurocode vào thiết kế kết cấu bê tông dự ứng lực Nhưng việc áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài sẽ gây khó khăn cho sinh viên về việc đồng bộtính toán cho cả công trình Và như lời mở đầu sinh viên sẽ tính toán sàn dự ứng lực theoTCVN 5574 – 2012 kết hợp một số khái niệm tính toán trong tài liệu tham khảo

- Các tiêu chuẩn áp dụng cho tính sàn dự ứng lực:

+ TCVN 2737 – 1995: Tải trong tác động Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

+ TCVN 6284 – 1997: Thép cốt bê tông dự ứng lực (Phần 1 -5)

- Tài liệu tham khảo:

+ Technical Report No.43:Post – tensioned concrete floors – Design handbook – Second

Edition (The Concrete Society)

+ Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau trong nhà nhiều tầng – PGS.TS Lê Thanh

Huấn – TS Nguyễn Hữu Việt – ThS Nguyễn Tất Tâm

+ Thiết kế sàn dự ứng lực – PGS Phan Quang Minh

Hiện nay, việc phân tích cấu kiện bê tông ULT dựa trên ba quan niệm cơ bản sau:

a Quan niệm bê tông ULT làm việc như vật liệu đàn hồi: tính toán theo ứng suất cho

phép Tức là bê tông là 1 vật liệu chịu nén tốt, kéo kém Giả sử bê tông không phải chịu ứng suất kéo thì sẽ không xuất hiện vết nứt như vậy khi đó xem bê tông ULT là vật liệu đàn hồi Như vậy khi ta đặt trạng thái chịu lực của ứng kéo gây ra bởi tải trọng bị triệt tiêu bới ứng suất nén trước gây ra bới cốt thép ứng lực trước nhờ vậy sẽ hàn chế được bề rộng vết nứt thì

có thể sử dụng phương pháp lý thuyết đàn hồi để tính toán

Nhược điểm: nếu việc tính toán không chính xác hay do điều kiện khách quan gây ra cho kết cấu dẫn đến xuất hiện vết nứt lớn thì lý thuyết đàn hồi không còn chính xác nữa

b Quan niệm bê tông ULT làm việc như bê tông cốt thép: thường với sự kết hợp bê tông

và thép cường độ cao, bê tông chịu nén và thép chịu kéo gây ra một cặp ngẫu lực kháng lại

mô men do tải trọng ngoài gây ra Khi đó ta tính toán theo các trạng thái giới hạn cho cấukiện

c Quan niệm bê tông ULT như một thành phần cân bằng với một phần tải trọng tác dụng lên cấu kiện trong quá trình sử dụng: tính toán theo phương pháp cân bằng tải trọng.

Cáp ULT được thay thế bằng các lực tương đương tác dụng vào bê tông Cáp tạo ra một tảitrọng ngược lên, nếu chọn hình dạng cáp và lực ULT phù hợp sẽ cân bằng được các tải trọngtác dụng lên sàn, do đó độ võng của sàn tại mọi điểm bằng 0

Quan niệm thứ nhất và thứ ba dễ dàng đánh giá sự làm việc của cấu kiện trong giai đoạn sửdụng nhưng không cần tính toán trực tiếp qua khả năng chịu lực Với quan niệm thứ hai thìviệc kiểm tra trạng thái giới hạn thứ 2 phức tạp hơn Ở đây sinh viên không nêu rõ sự phứctạp này vì vượt quá khả năng của sinh viên và không phù hợp với đồ án

Phương pháp cân bằng tải trọng cho phép người thiết kế dự đoán được dễ dàng độ võng củacấu kiện ngay từ khi chọn tải trọng cân bằng, nhất đối với hệ kế cấu siêu tĩnh và việc áp dụngphần mềm hỗ trợ với quan niệm này sẽ giúp đơn giản hóa việc phân tích và tính toán phù hợpvới các công cụ thiết kế hiện có

Quan niệm tính: xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng nằm ngang Sàn không bị rungđộng, không dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn là nhưnhau khi chịu tải trọng ngang Trong tính toán không tính đến việc sàn bị yếu do khoan lỗ đểtreo các thiết bị kỹ thuật như đường ống điện lạnh thông gió, cứu hỏa cũng như các đườngống đặt ngầm khác trong sàn

1.3.1 Quy trình tính toán

Quan niệm 3 theo Eurocode được The Concrete Society đề xuất:

Bước 1: Chọn sơ bộ (Choose)

+ Mặt bằng kết cấu (Structural layout)

+ Chọn vật liệu bê tông (Concrete grade)

+ Chọn sơ bộ chiều dày sàn (Floor thickness)

Bước 2: Xác định các thông số sau: (Determine)

+ Tải trọng (Loading)

+ Cáp dự ứng lực (Tendon profiles)

+ Lực căng cáp (Force per tendon)

+ Tải trọng để cân bằng (Load to be balanced)

+ Ứng suất cho phép (Required prestress)

+ Số lượng cáp (Number of tendons)

+ Tổn hao ứng suất (Prestress losses)

Bước 3: Phân tích mô hình kết cấu: (Strutural analysis)

+ Phương pháp (Method)

+ Tổ hợp tải trọng (Applied loads)

+ Tính mô men và lực cắt (Moments and shear forces

+ Kiểm tra ứng suất ở trạng thái giới hạn thứ hai (Secondary effects of prestress)

Bước 4: Kiểm tra sự làm việc của kết cấu ở trạng thái sử dụng

+ Sau tất cả tổn hao ứng suất (After all losses)

+ Tại những vị trí ứng suất thay đổi (At transfer of prestress)

Bước 5: Kiểm tra khả năng ổn định: (Check Serviceability)

+ Nứt (Cracking)

+ Võng (Deflections)

+ Ổn định (Vibration)

Bước 6: Kiểm tra khả năng chịu lực (Check Ultimate capacity)

+ Chịu lực phức tạp (Flexure)

+ Chịu lực cắt (Shear)

Bước 7: Đề xuất lại thiết kế: (Revise Design)

+ Số lượng và hình dạng cáp (Number and profile of tendons)

+ Số lượng cốt thép (Amount of reinforcement)

+ Chiều dày sàn (Floor thickness)

+ Cấp bê tông (Concrete grade)

+ Mặt bằng kết cấu (Layout)

Bước 8: Nếu thỏa thì triển khai chi tiết kết cấu.

Đây là quy trình đề xuất trong đồ án sinh viên sẽ đổi thứ tự hoặc thay đổi 1 số quy trình vìtheo sinh viên nghĩ sẽ dễ hiểu hơn và dễ dàng tính cho sinh viên hơn

1.3.2 Các phương pháp tính toán nội lực

Có 3 phương pháp chính:

1.3.2.1 Phương pháp phân phối trực tiếp:

Phần phối mô men uốn của từng ô bản cho các miền mô men âm và mô men dương rồi dựavào đó tra bảng các hệ số được lập sẵn tùy theo từng tiêu chuẩn

Ví dụ: phương pháp theo tiêu chuẩn ACI, có các điều kiện sau:

• Phải có ít nhất 3 nhịp liên tục theo mỗi phương

• Các nhịp phải đều nhau Theo từng phương, các nhịp kề nhau không được chênh lệch nhauquá 1/3 chiều dài nhịp lớn hơn

• Tất cả các tải trọng đều là tải trọng đứng, hoạt tải phải là tải trọng phân bố đều và nhỏ hơn

2 lần tĩnh tải

• Các ô sàn phải là hình chữ nhất, tỷ lệ nhịp dài và nhịp ngắn không vượt quá 2

1.3.2.2 Phương pháp khung tương đương

Vì lực cắt và mô men uốn trong sàn là do tải trọng thẳng đứng tác dụng lên từng sàn nên cóthể phân tích độc lập từng sàn Phương pháp khung tương đương dùng xác định nội lực chosàn, số nhịp bất kỳ, nhịp có thể đều hoặc không đều Phương pháp này ta tưởng tượng cắt toàn

bộ sàn dọc theo đường tim sàn tạo thành khung theo cả 2 phương gọi là khung tương đương

1.3.2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH)

Phương pháp này chia vật thể biến dạng thành nhiều phần tử có kích thước hữu hạn, các phần

tử này liên kết với nhau tại các điểm gọi là nút Các phần tử này có hình dạng đơn giản chophép phân tích, tính toán dễ dàng hơn và dựa trên cơ sở của một số quy luật về sự phân bốchuyển vị và cân bằng nội lực

Sử dụng phần mềm SAFE v2016 để tính toán sàn dự ứng lực với các ưu điểm:

+ Cho phép khai báo thông số cáp, quỹ đạo cáp và gán cáp vào phần tử

+ Nội lực tính toán có kể đến sơ đồ khớp dẻo

+ Độ tinh cậy cao được sử dụng để phân tích kết cấu nhiều công trình

Nhược điểm: do phần mềm chưa tích hợp TCVN, nên giá trị tính toán sẽ có khác biệt so vớitính tay nhưng thông số đầu vào sẽ cân chỉnh theo TCVN để giảm độ lệch của giá trị tínhtoán Độ tin cậy được chứng minh trong một bài báo khoa học đính kèm phụ lục về việc sosánh giá trị tính toán độ võng của các tiêu chuẩn với TCVN để củng cố độ tin cậy với phầnmềm và phương pháp tính của sinh viên.

1.4.1 Mặt bằng kết cấu sơ bộ (Structural layout)

Kết cấu chịu lực chính hệ cột BTCT, kết hợp với hệ dầm và sàn dự ứng lực:

1.4.2 Chọn vật liệu

1.4.2.1 Cáp dự ứng lực

- Chọn thép cường độ cao T15, một bó cáp 7 sợi đường kính thép Ø5

+ Cường độ tiêu chuẩn Rsn = 1680 MPa

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rsp = 1400 MPa

+ Modun đàn hồi: Esp = 1.95x105 MPa

Ở đây ta bố trí sơ bộ thép Ø12a300 bố trí cấu tạo cho lưới trên và lưới dưới, lý do:

+ Khoảng cách lớn hơn 2hs = 500 mm  chọn a = 300 mm

+ Theo điều kiện diện tích cốt thép tối thiệu thì

+ Để dễ dàng thi công, thép đủ cường độ chịu tải máy và nhân công

+ Thép có gân sẽ tăng khả năng bám dính, giảm khả năng nứt của bê tông vì nhịp lớn

+ Không chọn thép Ø10 vì cường độ thấp và tỉ lệ khi tính toán sẽ không thỏa cao ảnh hưởngtới quy trình tính lặp và tham khảo những kinh nghiệm thi công ít dùng Ø10

+ Khoảng cách a300 để việc bố trí và căng cáp dự ứng lực được thỏa mái, việc bố trí và luồncáp không bị ảnh hương nhiều, và đây là khoảng cách tối đa trong bố trí cấu tạo cho lưới thép

 Nên ta đặt cốt thép thường cấu tạo Ø12a300

- Thông số kỹ thuật:

+ Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 365 MPa

+ Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: Rsn = Rs,ser= 390 MPa

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 365 MPa

+ Cường độ chịu kéo tính toán cho cốt đai: Rs = 285 MPa (cho Ø6 – Ø8)

1.4.2.2 Bê tông

- Theo TCVN ta chọn thép nhóm thép sợi có neo  cường độ không nhỏ hơn B20

 Ta chọn B40 (M500) các thông số kỹ thuật:

+ Cường độ nén tiêu chuẩn: Rbn = 29 MPa

+ Cường độ kéo tiêu chuẩn: Rbtn = 2.1 MPa

+ Cường độ nén tính toán: Rb = 22 MPa

+ Cường độ kéo tính toán: Rbt = 1.4 MPa

+ Modun đàn hồi của bê tông: Eb = 36x103 MPa

TT tiêu chuẩn (kG/m 2 )

Hệ số vượt tải

TT Tính toán (kG/m 2 )

dày (m) (kG/m 3 ) (kG/m chuẩn 2 ) vượt tải toán (kG/m 2 )

T Tên tải trọng

Chiều dày (m)

TL riêng (kG/m 3 )

TT tiêu chuẩn (kG/m 2 )

Hệ số vượt tải

TT Tính toán (kG/m 2 )

Bảng 2.1.3 – Tĩnh tải tường 220 (cao 3,6m)

STT Tên tải trọng Chiều dày (m) TL riêng (kG/m 3 )

TT tiêu chuẩn (kG/

m 2 )

Hệ số vượt tải

TT Tính toán (kG/m 2 )

TL riêng (kG/m 3 )

TT tiêu chuẩn (kG/m 2 )

Hệ số vượt tải

TT Tính toán (kG/m 2 )

Bảng 2.1.5 – Tĩnh tải cầu thang sơ bộ

 Tải tường được gán trực tiếp vào mô hình SAFE và sơ bộ tải cầu thang truyền vào dầm đỡ

1.4.3.2 Hoạt tải

Bảng 2.1.6 – Giá trị hoạt tải theo TCVN 2727:1995

vượt

Hoạt tải tính toán Phần dài

hạn

Phần ngắn hạn

Toàn phần

1.4.4.1 Sơ bộ sàn

Tổng hoạt tải trung bình là = 2.75 kN/m2

Chiều dày sàn có mũ cột theo Technical Report No.43:Post – tensioned concrete floors –Design handbook – Second

Trong đó: ln là nhịp dài của ô sàn

- Tải trọng bản thân sàn = 25 * 0.25 = 6.25 kN/m2 (Với trọng lương riêng sàn ULT là 25 kN/

m3, tham khảo theo phụ lục)

1.4.3.2 Sơ bộ dầm:

Sinh viên sử dụng dầm biên để giảm tải trọng ngang tác dụng lên sàn và là gối tựa để neo cáp

dự ứng lực, kích thước dầm có thể thay đổi sau khi tính phần khung và kiểm tra phần neo cáp

dự ứng lực đảm bảo không bị phá hoại cục bộ

Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau: d d d

md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng

md = 8÷12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp

md = 12÷16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp

1.4.4.2 Sơ bộ cột: (hc ≤ 4bc và h > 3hc)

h: chiều cao cột, hc: chiều cao tiết diện

Ta sơ bộ cột theo công thức cho cột giữa:

q: Tải trọng sơ bộ tính toán trung bình trên m2, nhà cao tầng chọn từ q = 1.2 ÷ 1.5 T/m2

Quy đổi Rb = 22 MPa = 2200 T/m2

Kiểm tra tại vị trí cột giữa:

F = Pcủa vị trí chọc thủng lớn nhất tính sơ bộ theo công thức sau:

 Thỏa điều kiện chọc thủng không cần bố trí mũ cột

Kiểm tra tại vị trí có tường 200:

 Nhận xét: Do dùng bê tông cường độ cao nên khả năng chống cắt dễ dàng thỏa giá trị

chọc thủng sàn để có thể đưa ra những tính toán hợp lý hơn sinh viên cần thêm nhiều kinhnghiệm, thời gian và sự hướng dẫn để đưa ra những tính toán hợp lý Với giá trị hiện giờ khảnăng chống chọc thủng cao hơn lực chọc thủng 26.83%

1.4.4.3 Bê tông bảo vệ:

- Lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép chịu lực cần đảm bảo sự làm việc đồng thời của cốt thép và

bê tông trong mọi giai đoạn làm việc của kết cấu, cũng như bảo vệ cốt thép khỏi tác động củakhông khí, nhiệt độ và các tác động tương tự

- Chọn bê tông bảo vệ theo mục 8.3 – TCVN 5574 – 2012:

1.4.4.4 Quỹ đạo cáp

Bố trí cáp càng gần với biểu đồ momen do tải trọng ngoài gây ra

Bố trí cáp trong vùng làm việc để cân bằng tải trọng ngoài gây ra

Sơ bộ thép gia cường Ø12 tại nhịp

Sơ bộ hình dạng cáp đối với sàn liên tục chịu tải phân bố đều như sau:

Hình 2.1.12 – Sơ bộ hình dạng cáp đối với sàn liên tục chịu tải phân bố đều

Từ hình ta có thể xác định khoảng cách từ tâm cáp đến mép ngoài sàn như sau:

a) Khoảng cách từ mép sàn đến tâm cáp tại đầu cột:

Theo phương ngang nhà từ trục A-D (trục X):

Theo phương ngang nhà từ trục A-D (trục X):

Chú thích: P1, P2 là vị trí uốn cáp lấy 0.1L  phần còn lại sẽ nhịp vụ cân bằng tải trọng

 Hình dạng và thông số nhập vào SAFE của cáp thiết kế như dưới đây:

Thông số cáp theo trục 1d) Xác định độ lệch tâm tương đương:

Độ lệch tâm tương đương là độ lệch tâm giữa điểm cao nhất của cáp và điểm thấp nhất củacáp hoặc là vị trí cáp trước khi căng và vị trí cáp sau khi đưa vào sử dụng (chịu tất cả tảitrọng)

1.4.5 Tính tổn hao ứng suất đối với căng sau

Tính toán cho thép sợi và được căng trên bê tông và được tính theo mục 4.3 – TCVN

5574 – 2012 trong Bảng 6 – Hao tổn ứng suất

1.4.5.1 Chọn ứng suất trước

Ứng suất trước được chọn theo : sp   p Rs s, er

và sp p  0.3 Rs s, er

Với: p tính bằng MPa, được xác định như sau:

+ Trong trường hợp căng bằng phương pháp cơ học: p = 0.05sp

Vậy phương pháp căng bằng kích thủy lực (phương pháp cơ học) 

1.4.5.3 Biến dạng của neo đặt ở thiết bị căng

Được xác định theo công thức:

Hình 2.1.13 – Sơ đồ quỹ đạo cáp

Bằng phương pháp vẽ hình học ta coi như góc của tam giác ta được bảng như sau:

Với cạnh a là chiều dài tính từ góc xoay chuyển hướng đến trục cột gần nhất

b là chiều dài trục trung hòa (tâm tiết diện) đến mép ngoài của cáp

Bảng 2.1.9 – Tính góc xoay chuyển hướng

- Hao tổn thứ hai: không có

Xác định bằng phương pháp tải trọng cân bằng: Chọn 80% tải trọng (Theo kinhnghiệm mục 8.6.2 sách “Kết cấu bê tông cốt thép – thiết kế theo tiêu chuẩn châu âu” –PGS.TS Phan Quang Minh.

Thông số kích thước đầu vào:

Bê tông B40

Thép gia cường Ø12

1.4.7.1 Chia dải nội lực

Hình 2.1.16 – Dải tính toán theo phương X

Hình 2.1.17 – Dải tính toán theo phương Y

1.4.7.2 Nội lực từng dải

Hình 2.1.18 - Momen (TT + HT) phương X

Hình 2.1.19 - Momen (TT + HT) phương Y

M

Hình 2.1.22 – Lực cắt (TT + HT + PT) phương X

Hình 2.1.23 – Lực cắt (TT + HT + PT) phương Y

* Nhận xét: cúng giống như momen lực cắt cũng có sự chênh lệch giá trị của 2 giá trị tínhtoán có cáp và không cáp, giá trị sẽ được xuất trong phần phụ lục ở đấy sinh viên trình bàyphần kết quả cuối cùng:

M

+ Trục Y: giảm 100% - 92% = 8%

1.4.7.3 Mặt bằng bố trí và độ cong sàn áp:

Hình 2.1.24 – Mặt bằng bố trí cáp

Hình 2.1.25 – Độ võng cáp ngắn hạn (chưa kể tổn hao)

Hình 2.1.26 – Độ võng cáp dài hạn (kể đến tổn hao)

Hình 2.1.27 – Độ võng tải trọng tạm thời ngắn hạn (f1)

Hình 2.1.28 – Độ võng tải trọng thường xuyên, tạm thời dài hạn (f2)

Hình 2.1.29 – Độ võng tải trọng tạm thời ngắn hạn do ứng suất trước P (f3)

Hình 2.1.30 – Độ võng tải trọng dài hạn do co ngót và từ biến do lực ứng trước (f4)

Hệ số từ biến và co ngót dài hạn do chịu lực ứng trước 1.4.8 Kiểm tra điều kiện cường độ

Thống kê nội lực dựa vào bảng nội lực đính kèm trong phụ lục, ta có bảng kiếm tra ứng suấtsau:

Bảng 2.1.12 – Bảng kiểm tra ứng suất

Điều kiện cường độ của cấu kiện tiết diện chữ nhật chịu uốn với trường hợp có cốt căng ởvùng nén:

Xét điều kiện chiều cao vùng chịu nén:

,

0.674

0.3111508.275 0.674

E E

250 65.5 59.5 2

p

mm+

250

31 94 2

mm+ P = 142.24 kN

Khả năng chống nứt theo tiết diện thẳng góc của cấu kiện chịu uốn:

Việc chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng lên sàn Có thể xác định

sơ bộ chiều dày của bản sàn theo công thức:

1

1

s s

Được xem là liên kết khớp khi hd/hs < 3

Liên kết được xem là ngàm khi hd/hs  3

Chọn γb2= 0,9 Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra bảng 15 TCVN:5574-2012

Moment tại gối cạnh ngắn M1 = 1.45 kNm

Chọn a = 1,5 cm  h0 = hs – a = 10 - 1,5 = 8,5 (cm)

Tính

6 1

Tính

6 1

0

1.45 10

46.970.995 365 85

tt

s

s

M A

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

μmin = 0,1% < μ= 0,399% < μmax = 3.5%  Thỏa điều kiện

Giá trị momen tính toán ta lấy là giá trị lớn nhất để tính toán

 Kết luận bố trí lưới thép 2 phương Ø12a300 1 lớp đặt ở vùng chịu kéo (lớp dưới)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANG BỘ LẦU 2-3

CỦA CẦU THANG BỘ