thiết kế cao ốc văn phòng sunrise office building

Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà cao tầng thay thế các công trì

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2013

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2013

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, Thành Phố Hồ Chí Minh là trung tâm thương mại lớn nhất cả nước và cũng là khu vực có dân số tập trung đông nhất, thời gian qua nền kinh tế không ngừng phát triển làm cho số người lao động tập trung vào thành phố ngày càng đông, do đó nhu cầu về nơi làm việc ngày càng tăng dần

Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với

xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà cao tầng thay thế các công trình thấp tầng,đã xuống cấp là rất cần thiết.Chính vì thế mà trong thời gian một vài năm trở lại đây hàng loạt các Cao Ốc Văn Phòng được xây dựng liên tục trong thành phố nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách về nơi làm việc Bên cạnh đó các Cao Ốc này còn góp phần tích cực vào việc tạo nên bộ mặt mới của thành phố: một thành phố hiện đại, văn minh, xứng đáng là trung tâm số một về kinh tế, khoa học kỹ thuật của cả nước

Chính vì thế mà dự án xây dựng CAO ỐC VĂN PHÒNG SUNRISE OFFICE BUILDING được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu làm việc của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin chân thành cảm ơn nhà trường và khoa XÂY DỰNG & ĐIỆN – ĐH

MỞ TP.HCM đã tạo điều kiện để em học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian là sinh viên ở trường Em đã được các thầy cô trong trường truyền dạy những kiến thức cơ bản và chuyên ngành cùng với các kĩ năng làm việc trong môi trường ngành xây dựng Những kiến thức đó sẽ làm hành trang quý báu giúp em vững vàng hơn khi bước vào cuộc sống

Em chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Cảnh Thời gian làm đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của thầy là một khoảng thời gian quý báu để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học và biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế công trình Tuy thời gian làm việc chung với thầy không lâu nhưng thầy đã mang lại cho chúng

em rất nhiều những kiến thức thực tế mà em chưa có cơ hội tiếp xúc

Do khả năng hiểu biết của em còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện Đồ Án sẽ có những sai sót và khuyết điểm trong tính toán và lý luận Nhưng với tinh thần cầu tiến, học hỏi,

em kính mong tiếp tục được các thầy cô tận tình góp ý và chỉ bảo thêm, giúp em hoàn thành tốt hơn Đồ Án này, để tiếp tục củng cố và hoàn thiện kiến thức chuyên ngành

Xin chúc toàn thể quý thầy cô nhiều sức khoẻ, gặt hái nhiều thành công, đạt nhiều thành tích nghiên cứu khoa học để phục vụ đất nước, để truyền đạt nhiều kiến thức mới mẻ cho thế hệ tương lai

MỤC LỤC

Lời mở đầu

Lời cảm ơn

Mục lục

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1

1.1 Nhu cầu xây dựng công trình 1

1.2 Địa điểm xây dựng công trình 2

1.3 Giải pháp kiến trúc 2

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng 2

1.3.2 Mặt đứng 2

1.3.3 Hệ thống giao thông 2

1.4 Giải pháp kỹ thuật 3

1.4.1 Hệ thống điện 3

1.4.2 Hệ thống nước 3

1.4.3 Thông gió chiếu sáng 3

1.4.4 Phòng cháy thoát hiểm 3

1.4.5 Chống sét 3

1.4.6 Hệ thống thoát rác 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 4

2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu 4

2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính 4

2.1.2 Hệ kết cấu sàn 4

2.1.3 Kết luận 6

2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện 7

2.3 Lựa chọn phương pháp tính toán 7

2.3.1 Sơ đồ tính 7

2.3.2 Các giả thuyết dùng trong tính toán nhà cao tầng 7

2.3.3 Phương pháp tính toán xác định nội lực 7

2.3.4 Lựa chọn công cụ tính toán 8

2.3.5 Nội dung tính toán 8

2.4 Số liệu tính toán 8

2.4.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm dùng trong tính toán 8

2.4.2 Vật liệu 9

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 10

3.1 Lựa chọn phương án sàn 10

3.2 Lực chọn kích thước sơ bộ các bộ phận sàn 10

3.2.1 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm 10

3.2.2 Xác định chiều dày bản sàn 11

3.2.3 Phân loại bản sàn 12

3.3 Xác định tải trọng tác dụng lên bản sàn 14

3.3.1 Tải trọng thường xuyên 14

3.3.2 Tải trọng tạm thời 15

3.3.3 Tải trọng tường xây 15

3.4 Xác định nội lực các ô bản 16

3.4.1 Xác định sơ đồ tính toán 16

3.4.2 Xác định nội lực các ô bản 16

3.5 Tính toán cốt thép 22

3.6 Tính độ võng sàn 27

3.7 Bố trí cốt thép 28

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH 29

4.1 Đặc điểm kiến trúc 29

4.2 Vật liệu 29

4.3 Cấu tạo cầu thang 29

4.4 Xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang 31

4.4.1 Tải trọng thường xuyên 31

4.4.3 Tải trọng của lan can 34

4.4.4 Tổng tải trọng tác dụng lên cầu thang 34

4.5 Tính toán các bộ phận cầu thang 34

4.5.1 Tính toán bản thang 34

4.5.2 Tính toán dầm chiếu nghỉ 38

4.6 Bố trí cốt thép 41

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 42

5.1 Kích thước hồ nước mái 42

5.2 Sơ bộ chọn kích thước các cấu kiện của hồ nước mái 42

5.2.1 Chọn chiều dày các ô bản hồ nước 42

5.2.2 Xác định sơ bộ kích thước dầm và cột hồ nước 43

5.3 Tính toán các cấu kiện hồ nước mái 44

5.3.1 Tính toán bản nắp 44

5.3.2 Tính toán bản thành 47

5.3.3 Tính toán bản đáy 51

5.3.4 Tính toán hệ dầm nắp và dầm đáy 55

5.3.5 Tính toán cột hồ nước 67

5.4 Kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành và bản đáy 68

5.4.1 Cơ sở tính toán 68

5.4.2 Xác định giá trị momen tiêu chuẩn M 69

5.4.3 Kết quả tính toán 71

5.5 Kiểm tra độ võng bàn đáy 72

5.6 Bố trí cốt thép 73

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG 74

6.1 Sơ lược về phương án kết cấu sử dụng 74

6.2 Hình dạng và kích thước khung 74

6.3 Sơ bộ chọn tiết diện khung 75

6.3.1 Chọn tiết diện dầm 75

6.3.2 Chọn tiết diện sàn 75

6.3.3 Chọn tiết diện cột 76

6.4 Xác định nội lực khung không gian 78

6.4.1 Các loại tải trọng tác dụng lên công trình 79

6.4.2 xác định tải trọng tác dụng lên công trình 83

6.4.3 Tổ hợp tải trọng 92

6.4.4 Kết quả nội lực 103

6.5 Tính toán cốt thép khung 106

6.5.1 Nội lực để tính toán cốt thép cho khung 106

6.5.2 Vật liệu sử dụng 107

6.5.3 Tính toán cốt thép cho dầm khung 107

6.5.4 Tính toán cốt thép cho cột khung 117

6.5.4.1 Phương pháp tính toán 117

6.5.4.2 Tính toán cốt thép dọc cho cột 119

6.5.4.3 Tính toán cốt đai cho cột 121

6.6 Bố trí cốt thép 122

CHƯƠNG 7: NỀN MÓNG 123

7.1 Địa chất công trình 123

7.1.1 Tính chất của mỗi lớp đất 123

7.1.2 Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn 127

7.2 Lựa chọn giải pháp nền móng 127

7.2.1 Lựa chọn giải pháp nền móng 127

7.2.2 Đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm 128

7.2.3 Nội lực để tính toán móng 132

7.3 Thiết kế móng cọc ly tâm M1 132

7.3.1 Tải trọng tác dụng 132

7.3.2 Các giả thiết tính toán 133

7.3.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 134

7.3.4.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 134

7.3.4.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền 135

7.3.4.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ 137

7.3.5 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển cẩu lắp 140

7.3.6 Xác định số lượng cọc và bố trí đài cọc 141

7.3.7 Kiểm tra móng cọc 142

7.3.7.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 142

7.3.7.2 Kiểm tra chuyển vị và góc xoay 149

7.3.7.3 Tính toán thiết kế đài cọc 151

7.3.7 Kiểm tra móng cọc 142

7.4 Thiết kế móng cọc ly tâm M2 154

7.4.1 Tải trọng tác dụng 154

7.4.2 Xác định số lượng cọc và bố trí đài cọc 155

7.4.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 156

7.4.4 Kiểm tra chuyển vị và góc xoay 161

7.4.5 Tính toán thiết kế đài cọc 163

7.4.6 Bố trí cốt thép 166

CHƯƠNG 8: THI CÔNG 167

8.1 Tính toán quy trình ép cừ 167

8.1.1 Chọn cừ 167

8.1.2 Chọn máy thi công 168

8.1.3 Tính toán quy trình ép cừ 168

8.2 Thi công đào đất 167

8.2.1 Chọn máy đào 169

8.2.2 Thiết kế khoang đào 171

8.2.3 Chọn hướng di chuyển của máy 171

8.2.4 Chọn xe đổ đất 171

8.3 Công tác bê tông đài móng 172

8.3.1 Công tác chuẩn bị 172

8.3.2 Công tác cốt thép 172

8.3.3 Công tác cốp pha 173

8.3.4 Thiết kế biện pháp thi công 175

8.3.5 Chọn thiết bị thi công 177

8.4 Thi công phần thân 179

8.4.1 Lựa chọn thiết bị thi công 179

8.4.2 Phân đợt, phân đoạn thi công 184

8.4.3 Công tác cốt thép 185

8.4.4 Công tác cốp pha cột, dầm, sàn 188

8.4.5 Công tác bê tông 195

8.5 An toàn lao động 199

8.5.1 Kỹ thuật an toàn trong công tác đào đất 199

8.5.2 Kỹ thuật an toàn khi đầm đổ bê tông 199

8.5.3 Kỹ thuật an toàn khi dưỡng hộ bê tông 200

8.5.4 Kỹ thuật an toàn trong công tác ván khuôn 200

8.5.5 Kỹ thuật an toàn trong công tác cốt thép 200

PHỤ LỤC THUYẾT MINH 201

1 Nội lực dầm khung trục 3 201

2 Nội lực cột khung trục 3 208

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 236

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Hiện nay, Thành Phố Hồ Chí Minh là trung tâm thương mại lớn nhất cả nước và cũng là khu vực có dân số tập trung đông nhất, thời gian qua nền kinh tế không ngừng phát triển làm cho số người lao động tập trung vào thành phố ngày càng đông, do đó nhu cầu về nơi làm việc ngày càng tăng dần

- Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với

xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà cao tầng thay thế các công trình thấp tầng,đã xuống cấp là rất cần thiết.Chính vì thế mà trong thời gian một vài năm trở lại đây hàng loạt các Cao Ốc Văn Phòng được xây dựng liên tục trong thành phố nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách về nơi làm việc Bên cạnh đó các Cao Ốc này còn góp phần tích cực vào việc tạo nên bộ mặt mới của thành phố: một thành phố hiện đại, văn minh, xứng đáng là trung tâm số một về kinh tế, khoa học kỹ thuật của cả nước

- Chính vì thế mà dự án xây dựng CAO ỐC VĂN PHÒNG SUNRISE OFFICE BUILDING được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu làm việc của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển

-

1.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Tọa lạc tại Lô 18 Khu Công Viên Phần Mềm Quang Trung – Quận 12 – Thành Phố Hồ Chí Minh,công trình nằm ở vị trí thoáng và đẹp, tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên sự hài hoà hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu công viên

- Công trình nằm trong vùng đã được quy hoạch chi tiết nên thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

- Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ,không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công

1.3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

- Mặt bằng công trình có dạng hình chứ nhật, chiều dài 53 m, chiều rộng 32 m.Tổng diện tích đất xây dựng là 1696 m2

- Công trình gồm 10 tầng Cốt ±0,00 m được chọn đặt trùng với mặt đất tự nhiên, mặt sàn tầng hầm tại cốt -1,00 m Chiều cao công trình là 37,40 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên

- Tầng hầm: thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

- Tầng trệt : bố trí các khu vực chỉ dẫn và dịch vụ phục vụ nhu cầu trong văn phòng,phần còn lại bố trí các văn phòng cho thuê

- Tầng kỹ thuật: bố trí các phương tiện kỹ thuật, điều hòa, thiết bị thông tin

- Tầng 2 - 9: bố trí các văn phòng phục vụ nhu cầu làm việc

Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các căn hộ bên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dể dàng thay đổi trong tương lai

1.3.2 Mặt đứng

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước

1.3.3 Hệ thống giao thông

- Giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang

- Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy, bao gồm 02 thang bộ, 04 thang máy.Thang máy bố trí ở chính giữa nhà, các văn phòng bố trí xung quanh phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng

từ đây phân phối xuống cho các tầng

- Nước mưa trên mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy và được đưa vào ống thoát nước mưa

đi xuống dưới bể chứa nước thải

- Sau khi xử lý, nước thải được đẩy vào hệ thống thoát nước chung của khu vực

1.4.3 Thông gió chiếu sáng

- Toàn bộ nhà được chiếu sáng bằng điện và ánh sáng tự nhiên

- Ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên Riêng tầng hầm có bố trí thêm các khe thông gió và chiếu sáng

1.4.4 Phòng cháy thoát hiểm

- Công trình BTCT bố trí tường ngăn bằng gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt

- Dọc hành lang bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2

- Các tầng lầu đều có các cầu thang đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ

- Bên cạnh đó trên đỉnh mái còn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy

1.4.5 Chống sét

- Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphere được thiết lập ở tầng mái

và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh 1.4.6 Hệ thống thoát rác

- Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác được bố trí ở tầng hầm và có bộ phận đưa rác ra ngoài Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính

- Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại như sau:

 Các hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng

2.1.2 Hệ kết cấu sàn

Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình

Ta xét các phương án sàn sau:

2.1.2.1 Hệ sàn sườn

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

a Ưu điểm:

- Tính toán đơn giản

- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

b Nhược điểm:

- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang

và không tiét kiệm chi phí vật liệu

- Không tiết kiệm không gian sử dụng

2.1.2.2 Hệ sàn ô cờ

Cấu tạo 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 không quá 2m

a 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

b Nhược điểm:

- Không tiết kiệm, thi công phức tạp

- 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

2.1.2.3 Sàn không dầm (không có mũ cột)

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

a 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

- Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước

- Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa

- Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

- Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành

- Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm

b Nhược điểm:

- Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khundo đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết

do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu

- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn

- Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường

- Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu

đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép

b Nhược điểm: Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như sau:

- Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu

- Thiết bị giá thành cao

2.1.3 Kết luận

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn,nhưng sinh viên chỉ áp dụng những kiến thức đã học được và tính toán công trình nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọn như sau:

- Kết cấu móng cọc khoan nhồi hay móng cọc ép

- Kết cấu sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối (sàn có hệ dầm trực giao)

- Kết cấu công trình là kết cấu khung chịu lực, bao gồm hệ thống cột và dầm, tạo hệ lưới

đỡ bản sàn.Hệ thống cột được ngàm vào hệ đài móng

2.2 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN

- Kích thước tiết diện các cấu kiện sẽ được chọn trong quá trình tính toán cụ thể sau này

- Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu: không bị chọc thủng, đảm bảo cho giả thuyết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (để truyền tải ngang, chuyển vị) Do đó trong các công trình nhà cao tầng, chiều dày bản sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình khác mà sàn chỉ chịu tải đứng

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

2.3.1 Sơ đồ tính

- Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình Khuynh hướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻ được thay thế bằng khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa

- Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng những công nghệ mới để có thể sử dụng mô hình không gian nhằm tăng mức độ chính xác và phản ánh sự làm việc của công trình sát với thực tế hơn

2.3.2 Các giả thuyết dùng trong tính toán nhà cao tầng

- Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kết ngàm với các phần tử cột ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặt phẳng sàn) lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong) Bỏ qua sự ảnh hưởng độ cứng uốn của sàn tầng này đến các sàn tầng kế bên

- Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang như nhau

- Các cột đều được ngàm ở chân cột ngay mặt đài móng

- Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào công trình dưới dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) vì có sàn nên các lực này truyền sang sàn và từ đó truyền sang cột

- Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

2.3.3 Phương pháp tính toán xác định nội lực

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo

ba mô hình sau:

- Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyết theo

mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này

- Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển

vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết được tat cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như ETABS, SAP, STAAD

- Mô hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối): Từng hệ chịu lực được xem là rời rạc, nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt xem

là phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân Từ

đó giải các ma trận và tìm nội lực

Trong các phương pháp kể trên, phương pháp phần tử hữu hạn hiện được sử dụng phổ biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hỗ trợ đắc lực của một số phần mềm tính toán dựa trên cơ sở phương pháp tính toán này

2.3.4 Lực chọn công cụ tính toán

- Dùng phần mềm SAP 2000 để giải nội lực cho các phần cầu thang, hồ nước mái, và giải nội lực cho khung phẳng

2.3.5 Nội dung tính toán

- Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, ổn định và động lực Các bộ phận kết cấu được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1)

- Trong trường hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH 2)

Khác với nhà thấp tầng, trong thiết kế nhà cao tầng thì tính chất ổn định tổng thể công trình đóng vai trò hết sức quan trọng và cần phải được tính toán kiểm tra

2.4 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

2.4.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm dùng trong tính toán

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép TCVN 356:2005

- Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737:1995

- Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45:1978

- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205:1998

- Tiêu chuẩn thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 198:1997

2.4.2 Vật liệu

a Bêtông dùng cho các kết cấu sử dụng B25 với các chỉ tiêu như sau:

- Khối lượng riêng:  = 25 kN/m3

- Cường độ tính toán: Rb = 14.5 Mpa

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 10.5 Mpa

- Môđun đàn hồi: Eb = 30000 Mpa

b Cốt thép gân 10 dùng cho các kết cấu sử dụng loại CII, CIII với các chỉ tiêu:

c Cốt thép trơn <10 dùng loại CI với các chỉ tiêu:

- Cường độ chịu nén tính toán: Rs = 225 Mpa

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rsc = 225 MPa

- Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw = 175 Mpa

- Môđun đàn hồi: Es = 210000 MPa

3.2 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CÁC BỘ PHẬN SÀN

- Việc bố trí mặt bằng kết cấu can sàn phụ thuộc vào mặt bằng kiến trúc và việc bố trí các kết cấu chịu lực chính

- Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng của chúng lên mặt bằng

3.2.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

- Chiều cao tiết dầm hd được chọn theo nhịp:

md = 10 ÷ 12 đối với dầm khung (dầm chính) một nhịp;

md = 12 ÷ 16 đối với dầm khung nhiều nhịp;

md = 16 ÷ 20 đối với dầm sàn (dầm phụ);

ld nhịp dầm

- Chiều rộng tiết diện dầm bd được chọn trong khoảng :

9.00 12 16 0,75 0,56 30x80 8.00 12 16 0,67 0,50 30x80 7.00 12 16 0,58 0,44 30x80 Dầm phụ

9.00 16 20 0,56 0,45 25x50 8.00 16 20 0,50 0,40 25x50 7.00 16 20 0,44 0,35 25x50 4.00 16 20 0,25 0,20 25x50 3.2.2 Xác định chiều dày bản sàn hs

- Trong tính toán nhà cao tầng sàn được cấu tạo sao cho được xem là sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang,do đó bề dày phải đủ lớn để:

 Tải trọng ngang truyền vào khung thông qua sàn

 Sàn không bị rung động,dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió,bão,động đất…) ảnh hưởng đến công năng sử dụng

 Chiều dày của bản sàn còn được tính toán sao cho trên sàn không có hệ dầm đỡ các tường ngăn mà không tăng độ võng của sàn

 Chiều dày bản sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng

- Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau:

ms = ( 30 ÷ 35): đối với bản dầm;

ms = ( 40 ÷ 45): đối với bản kê;

ms = ( 10 ÷ 18): đối với bản côngxôn ;

l : nhịp cạnh ngắn của ô bản

- Chọn hs là số nguyên,đồng thời phải đảm bảo điều kiện cấu tạo :

hs hmin (đối với sàn nhà dân dụng hmin=6cm)

- Chọn ô sàn S13 (5mx4,5m) là ô sàn lớn nhất làm ô sàn điển hình để tính chiều dày sàn

1 ( ).450 (10 11.3)

45 40

s s

l  : bản làm việc 1 phương (loại bản dầm);

- Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:

Hình 3.1 : Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình

3.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN SÀN

3.3.1 Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải)

- Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn :

tt

s i i i

g   n  Trong đó: i: khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i (daN/m3) ;

i : chiều dày lớp cấu tạo thứ I (mm) ;

n : hệ số vượt tải của lớp cấu tạo thứ i ; i

- Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau:

Tĩnh tải tác dụng lên sàn

Tên Loại tải trọng

Chiều dày (mm)

Trọng lượng (daN/m3)

Hệ số vượt tải

n

Trị tiêu chuẩn

gtc

(daN/m2)

Trị tính toán

Sàn BTCT dày 120 120 2500 1,1 300 330 Lớp vữa trát trần dày 15 15 1600 1,3 24 31.2 Trần treo, các thiết bị kỹ thuật 1,1 165 181.5

S12

Sàn vệ sinh Lớp gạch ceramic dày 10 10 2000 1,1 20 22

Lớp chống thấm dày 2 2 2000 1,3 4 5.2 Sàn BTCT dày 120 120 2500 1,1 300 330 Lớp vữa trát trần dày 15 15 1600 1.3 24 31.2 Trần treo, các thiết bị kỹ thuật 1,1 165 181.5

3.3.2 Tải trọng tạm thời (Hoạt tải)

- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và các hệ số lấy theo TCVN 2737 : 1995

tt tc

p  p n Trong đó: p : tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 tc

np: hệ số độ tin cậy, lấy theo điều 4.3.3

np= 1,3 khi p < 200 daN/mtc 2;

np=1,2 khi p ≥ 200 daN/mtc 2;

- Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau :

3.3.3 Tải trọng tường xây

- Tường bao che dày 20cm, g =3.3 kN/m2, tường ngăn dày 10cm, chiều cao của tường là 2.8m được xây lên dầm nên tải trọng sẽ được tính cho dầm Ta chỉ tính phần tường xây trực tiếp trên sàn

- Trọng lượng tường ngăn trên sàn được quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (mang tính chất gần đúng).Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ đi 30% diện tích lỗ cửa) tính theo công thức sau :

qd t t t 70%

t

n l hg

A



  

Trong đó : n – hệ số tin cậy;

lt – chiều dài tường;

Hoạt tải tác dụng lên sàn

Ô sàn Loại tải trọng

Trị số tiêu chuẩn

ht – chiều cao tường;

t- trọng lượng đơn vị tường

Do trọng lượng tường ngăn trên sàn nhỏ không đáng kể nên khi tính toán ta bỏ qua tải trọng này

3.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CÁC Ô BẢN

- Sau khi đã bố trí hệ dầm trực giao,các ô sàn có kích thước nhỏ hơn 6m,thì tất cả các ô sàn này thuộc loại bản kê 4 cạnh,có thể tính theo bản độc lập hoặc liên tục

- Ở đây các ô bản kê được tính theo bản độc lập

- Tính theo sơ đồ đàn hồi,các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm

- Cắt ô bản theo cạnh ngắn và cạnh dài với các dải có bề rộng 1m để tính

3.4.2 Xác định nội lực các ô bản

 Nội lực các ô bản sàn S4, S7, S8, S9 ,S10 ,S11, S12, S13 ,S14, S15

- Sơ đồ tính :

Hình 3.2 : Sơ đồ tính ô bản (sơ đồ 9)

- Các ô bản liên kết ngàm với dầm nên thuộc sơ đồ 9 trong 11 ô bản

- Xét sự làm việc đồng thời của các ô bản, tính nội lực trong bản theo sơ đồ bản liên tục :

 Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp:

tt tt s

q g pTrong đó: m91, m92, k91, k92 đã được tính sẵn phụ thuộc vào tỷ số L2/L1 (sơ đồ 9)

Hình 3.2 : Sơ đồ tính ô bản (sơ đồ 6)

- Các ô bản liên kết ngàm với dầm nên thuộc sơ đồ 6 trong 11 ô bản

- Xét sự làm việc đồng thời của các ô bản, tính nội lực trong bản theo sơ đồ bản liên tục :

 Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp:

tt tt s

q g pTrong đó: m61, m62, k61, k62 đã được tính sẵn phụ thuộc vào tỷ số L2/L1 (sơ đồ 6)

Hình 3.2 : Sơ đồ tính ô bản (sơ đồ 7)

- Các ô bản liên kết ngàm với dầm nên thuộc sơ đồ 7 trong 11 ô bản

- Xét sự làm việc đồng thời của các ô bản, tính nội lực trong bản theo sơ đồ bản liên tục :

 Môment dương lớn nhất ở giữa nhịp:

tt tt s

q g pTrong đó: m71, m72, k71, k72 đã được tính sẵn phụ thuộc vào tỷ số L2/L1 (sơ đồ 7)

Bảng tính toán tải trọng tác dụng lên các ô bản sàn

LL

Bảng tính toán momen các ô bản sàn

Tên ô

bản

2 1

LL

P (daN) mi1 mi2 ki1 ki2 M1=mi1.P M2=mi2.P MI=ki1.P MII=ki2.P S1 1.00 10765.3 0.0269 0.0269 0.0625 0.0625 289.6 289.6 672.8 672.8 S2 1.00 10765.3 0.0226 0.0198 0.0556 0.0417 243.3 213.15 598.55 448.9 S3 1.14 12303.2 0.0236 0.0154 0.0564 0.0319 290.35 189.46 693.9 392.47 S4 1.00 10765.3 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 192.7 192.7 448.9 448.9 S5 1.29 13841.1 0.0235 0.012 0.0545 0.0242 325.26 166.1 754.34 334.95 S6 1.43 15379 0.0229 0.0098 0.0521 0.0194 352.18 150.7 801.25 298.35 S7 1.14 12303.2 0.02 0.015 0.0461 0.0349 246.1 184.55 567.18 429.38 S8 1.29 13841.1 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 287.89 170.24 657.45 388.9 S9 1.43 15379 0.021 0.0103 0.0471 0.023 322.96 158.4 724.35 353.72 S10 1.13 17978.4 0.0198 0.0155 0.0465 0.0358 355.97 278.66 836 643.63 S11 1.00 20225.7 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 362.04 362.04 843.41 843.41 S12 1.25 17248 0.0207 0.0133 0.0473 0.0303 357.03 229.4 815.83 522.6 S13 1.11 22473 0.0195 0.0159 0.0452 0.0368 438.22 357.32 1015.78 827 S14 1.33 11985.6 0.0209 0.0119 0.0475 0.027 250.5 142.63 569.32 323.6 S15 1.00 15980.8 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 286.06 286.06 666.34 666.34

3.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

- Sàn dùng bêtông có cấp độ bền B25 có:

 Cấp độ bền chịu nén: Rb = 145(daN/cm2);

 Cấp độ bền chịu kéo: Rbt = 1.05 (daN/cm2);

- Cốt thép loại CI với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén: Rsc = 2250(daN/cm2);

 Cường độ chịu kéo: Rs = 2250 (daN/cm2);

- Giả thiết a = 1,5cm Khi giả thiết a cần chú ý cốt thép thep phương cạnh ngắn (l1) được đặt phía dưới, cốt thép theo phương cạnh dài (l2) được đặt phía trên

- Lúc đó chiều cao làm việc của tiết diện:

Aach (cm2)

µ (%)

Kiểm tra

MII 448.9 10.5 0.0281 0.0285 1.93 8 100 5.03 0.48 Thỏa

Ô sàn Kí hiệu (daNm) Mi (cm) h0 m  Astt

(cm2) 

(mm)

a (mm)

Aach (cm2)

µ (%)

Kiểm tra

MII 388.9 10.5 0.0243 0.0246 1.67 8 100 5.03 0.48 Thỏa

Ô sàn Kí hiệu (daNm) Mi (cm) h0 m  Astt

(cm2) 

(mm)

a (mm)

Aach (cm2)

µ (%)

Kiểm tra

MII 522.6 10.5 0.0327 0.0333 2.26 8 100 5.03 0.48 Thỏa

Ô sàn Kí hiệu (daNm) Mi (cm) h0 m  Astt

(cm2) 

(mm)

a (mm)

Aach (cm2)

µ (%)

Kiểm tra

MII 666.34 10.5 0.0417 0.0426 2.88 8 100 5.03 0.48 Thỏa

Theo Bảng 4 – TCVN 356-2005, dộ võng của sàn được lấy như sau:

Sàn với trần có sườn và cầu thang Độ võng giới hạn a) Khi L < 5 m

b) Khi 5 m ≤ L ≤ 10 m

c) Khi L ≥ 10 m

(1/200)L 2.5 cm (1/400)L

Vậy : Độ võng giới hạn của sàn là 1/200L

- Đây là cầu thang dạng bản 2 vế đổ bê tông cốt thép tại chỗ Bậc thang được xây bằng gạch Trên các bậc thang,chiếu nghỉ và chiếu tới đều được ốp bằng đá granit

- Cầu thang bắt đầu từ tầng hầm, kiến trúc cầu thang thay đổi từ tầng trệt còn các tầng điển hình thì giống nhau Chiều cao tầng điển hình là 3.60m

4.2 VẬT LIỆU

- Bản thang dùng bêtông có cấp độ bền B25 có:

 Cấp độ bền chịu nén: Rb = 145(daN/cm2);

 Cấp độ bền chịu kéo: Rbt = 105(daN/cm2);

- Cốt thép loại CI với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén: Rsc = 2250(daN/cm2);

 Cường độ chịu kéo: Rs = 2250 (daN/cm2);

- Cốt thép loại CII với các chỉ tiêu:

 Cường độ chịu nén: Rsc = 2800 (daN/cm2);

 Cường độ chịu kéo: Rs = 2800 (daN/cm2);

4.3 CẤU TẠO CẦU THANG

- Cầu thang là một kết cấu phục vụ lưu thông theo phương thẳng đứng của tòa nhà và chịu tải trọng động của con người.Khi thiết kết ngoài yêu cầu cấu tạo kiến trúc phải chọn kích thước các dầm và bản sao cho khống chế được độ võng của kết cấu.Tạo được cảm giác an toàn cho người sử dụng

- Chọn cầu thang bộ được giới hạn với các khung trục 5-6-C-D để thiết kế

MẶT BẰNG CẦU THANG

- Sơ bộ chọn các kích thước cầu thang bộ như sau:

 Chiều cao bậc thang hb và chiều rộng bậc thang lb được chọn theo:

150 180

250 320( 2 ) (600 620)

b b

Trong đĩ : L 1802 3602 400(cm):nhịp tính tốn bản thang

Vậy chọn chiều dày bản thang hbt = 12 (cm)

 Dầm chiếu nghỉ 9m chọn kích thước như sau:

4 2 4 2

d d

h

Vậy chọn dầm chiếu nghỉ cĩ kích thước là bxh = 30x60 (cm)

- Ta cĩ hình vẽ mặt bằng và mặt cắt cầu thang như sau: