Thiết kế chung cư cao tầng b27

Sàn là hệ cứng trong mặt phẳng ngang truyền tải trọng ngang cho tường cứng và sàn còn liên kết tường cứng và cột lại với nhau tạo thành khung không gian tăng độ cứng, và ổn định cho công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

CHUNG CƯ CAO TẦNG B27

KHU ĐÔ THỊ AN PHÚ – AN KHÁNH

QUẬN 2 – TP HỒ CHÍ MINH

THÁNG 01/2009

GVHD : Th.S NGUYỄN KHẮC MẠN SVTH : NGÔ MINH TIẾN

LỚP : 05DXD3 MSSV : 105105150

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ

CHUNG CƯ CAO TẦNG B27

KHU ĐÔ THỊ AN PHÚ – AN KHÁNH

QUẬN 2 – TP HỒ CHÍ MINH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KẾT CẤU (70%)

Th.S NGUYỄN KHẮC MẠN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NỀN MÓNG (30%)

Th.S NGUYỄN KHẮC MẠN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

NGÔ MINH TIẾN

LỚP : 05DXD3 MSSV : 150150150

THÁNG 01/2009

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Công Trình Trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường, các thầy cô đã giúp đỡ, hướng dẫn moat cách tận tình Những kiến thức chuyên ngành cũng như những kĩ năng được thầy cô truyền dạy sẽ là hành trang đi suốt quá trình làm việc

Cảm ơn thầy cô đã tạo điều kiện cho chúøng em làm đồ án tốt nghiệp Nó sẽ giúp chúng em tổng hợp lại kiến thức và biết cách vận dụng những lý thuyết đã học trong 4 năm qua Đồng thời, với sự chỉ dẫn tận tình của thầy hướng dẫn sẽ giúp chúng em củng cố và vận dụng tốt hơn vốn kiến thức này Điều đó sẽ rất có ích cho công việc của chúng em khi ra trường

Một lần nữa xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô, gửi lời cảm ơn đến tất cả người thân, gia đình, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó cùng học tập giúp đỡ em trong suốt thời gian học, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

I.1 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ

Trong thời kỳ Việt Nam đổi mới và phát triển ngày càng mạnh mẽ, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu về nhà ở, ăn mặt, sinh hoạt văn hoá cũng được cải thiện… Không như những năm trước đây, chỉ là nhu cầu đủ ăn đủ mặt mà hiện nay đã trở thành ăn no, mặt đẹp, nơi ở tiện nghi, và sạch đẹp … mang lại tâm trạng thoải mái cho người ở Trong những năm gần đây, dân số tại thành phố Hồ Chí Minh ngày một phát triển mạnh mẽ, nhu cầu nhà ở ngày một tăng nhanh nhưng mặt bằng diện tích đất lại hẹp Chính vì lẽ đó, các cao ốc văn phòng, các chung cư đã mọc lên trong các thành phố ngày càng nhiều để đáp ứng nhu cầu về nơi ở cho người dân … Sự phát triển này đã thu hút các nhà đầu tư nước ngoài ngày một đông và góp phần phát triển lĩnh vực xây dựng nói riêng và nền kinh tế của thành phố nói chung Việc đầu tư của nước ngoài vào Việt Nam tức là đầu tư về vật liệu, kĩ thuật công nghệ…sẽ rất cần thiết cho lĩnh vực xây dựng hiện đại Chính vì

thế, KHU ĐÔ THỊ AN PHÚ – AN KHÁNH – Quận 2 được hình thành CHUNG

CƯ CAO TẦNG B27 là một trong số các chung cư, trung tâm thương mại, dịch vụ

của khu đô thị Chung cư đáp ứng đươc phần nào nhu cầu nhà ở của người dân thành phố, tạo được cảnh quan đẹp cho khu đô thị nói riêng và Thành phố nói chung

I.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG :

Công trình CHUNG CƯ B27 tọa lạc ở KHU ĐÔ THỊ AN PHÚ – AN KHÁNH thuộc Phường An Phú – Quận 2 – Thành phố Hồ Chí Minh Mặt đứng chính của công trình hướng về đường Xa lộ Hà Nội, các mặt khác tiếp giáp với đường giao thông nội bộ trong khu đô thị Công trình có chiều cao 49.5m tính từ mặt đất tự

I.3 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH :

 Giải pháp và kích thước mặt bằng công trình : Mặt bằng công trình hình chữ

nhật bố trí đối xứng theo 2 phương rất thích hợp cho kết cấu nhà cao tầng

- Số tầng : 2 tầng hầm + 14 tầng lầu +1 tầng kỹ thuật

Cốt ±0.000 được đặt tại sàn tầng 1 Nền đất tự nhiên tại cốt -0.900 Chiều cao công trình 49.5m

 Phân khu chức năng : Công trình được chia khu chức năng từ dưới lên

các thiết bị kỹ thuật

nước sinh hoạt, cây thu lôi chống sét

Khánh

KHÓA 2005 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

3

I.4 GIẢI PHÁP GIAO THÔNG :

I.4.1 Giao thông đứng

Toàn công trình sử dụng 3 thang máy và 1 cầu thang bộ 2 vế Bề rộng mỗi vế cầu thang bộ là 1.2m, được thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra Cầu thang máy, thang bộ này được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang ≤ 20m để giải quyết việc phòng cháy chữa cháy

I.4.2 Giao thông ngang

Bao gồm các hành lang đi lại, sảnh, hiên

I.5 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT :

I.5.1 Giải pháp kết cấu thân nhà:

Đây là công trình cao trên 40m Theo TCVN cần phải thiết kế và tính toán gió động Do đo,ù tải trọng ngang tác dụng vào công trình lớn Vì vậy, kết cấu chịu lực chính của thân nhà em chọn là khung vách chịu lực Ngoài ra, tại tâm công trình còn đặt lõi cứng chịu lực

Sàn là hệ cứng trong mặt phẳng ngang truyền tải trọng ngang cho tường cứng và sàn còn liên kết tường cứng và cột lại với nhau tạo thành khung không gian tăng độ cứng, và ổn định cho công trình

Ram dốc được bố trí lên xuống tầng hầm cho xe lên xuống

I.5.2 Giải pháp kết cấu nền móng :

Nhà cao tầng thường có lực nén lớn, cùng với lực xô ngang lớn Vì vậy, chọn giải pháp móng đảm bảo cho công trình làm việc bình thường Các giải pháp móng được đề xuất như sau:

Cần so sánh và lựa chọn các giải pháp sao cho móng làm việc tốt nhất, kinh tế nhất

I.5.3 Giải pháp thông thoáng, chiếu sáng :

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

Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên thông qua cửa sổ, cửa kính, các lam và ánh sáng điện Ở tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

I.5.4 Giải pháp cấp điện, máy lạnh- nước cho công trình :

 Điện :

Công trình sử dụng điện từ lưới điện thành phố và từ máy phát điện riêng có công suất 250KVA (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt dưới tầng hầm) Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ)

 Máy lạnh – nước:

I.5.5 Giải pháp cấp nước, thoát nước và phòng hỏa cho công trình :

 Cấp nước:

Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả

công trình, vào các ăn hộ theo các đường ống dẫn nước chính

Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp Gaine Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí

ở mỗi tầng

 Thoát nước :

Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy ( bề mặt mái được tạo dốc ) và chảy vào các ống thoát nước mưa ( =140mm) đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng, tập trung về khu xử lý ở tầng ham sau đó đưa ra ống thoát chung của đô thị

 Phòng cháy chữa cháy:

Ở mỗi tầng đều được bố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài

huy động thêm các bể chứa nước sinh hoạt để tham gia chữa cháy Ngoài ra, ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết bị báo cháy (báo nhiệt) tự động

I.5.6 Giải pháp thoát rác:

Rác thải được chứa ở gian rác, bố trí ở tầng hầm, có bộ phận đưa rác ra ngoài Gaine rác được thiết kế kín đáo, tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm

I.5.7 Giải pháp chống sét:

I.5.7 Giải pháp về điện thoại, mạng, cáp TV và loa…:

- Hệ thống cáp điện thoại và mạng internet cung cấp đến các căn hộ và các phòng chức năng của công trình

- Hệ thống cáp tivi bao gồm anten, bộ phận kênh, khuếch đại và cáp đồng trục dẫn đến các căn hộ (mỗi căn 1 đầu ra)

- Hệ thống loa được khuếch đại và đưa đến các tầng của công trình

I.6 Đặc điểm khí hậu – khí tượng – thủy văn tại TP.HCM

- Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trưng của vùng khí hậu miền Nam Bộ, chia thành 2 mùa rõ rệt:

- Các yếu tố khí tượng:

- Lượng mưa trung bình: 1000 - 1800 mm/năm

4giờ/ngày, vào mùa khô là trên 8giờ /ngày

- Hướng gió chính thay đổi theo mùa:

Nam và Nam

nhỏ nhất là tháng 4 (14%) Tốc độ gió trung bình 1,4 –1,6m/s

cuối mùa mưa (tháng 9)

- Thủy triều tương đối ổn định ít xảy ra hiện tương đột biến về dòng nước Hầu như không có lụt chỉ ở những vùng ven thỉnh thoảng có ảnh hưởng

I.7 Đặc điểm địa chất công trình và địa chất thuỷ văn tại TP.HCM :

 Địa chất công trình :

Theo kết quả khảo sát, đất nền gồm các lớp khác nhau Nhưng do độ dốc của các lớp đất chênh lệch không nhiều, chiều dày tương đối đồng đều nên có thể xem nền đất tại mọi điểm của công trình cũng chính là nền đất tại nơi khảo sát

Địa tầng được phân theo thou tự từ trên xuống dưới sẽ được phân tích ở chương tính toán nền móng

Mực nước ngầm dao động tùy theo mùa Mực nước ngầm tương đối gần với mặt đất tư nhiên Những năm gần đây, nước ngầm càng lúc càng dâng cao do đó ảnh hưởng lớn khi thiết kế móng

KHÓA 2005 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU

CÔNG TRÌNH

II.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KẾT CẤU CHỊU LỰC, PHÂN TÍCH, SO SÁNH MỘT SỐ ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ LỰC CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝCHO KẾT CẤU CÔNG TRÌNH:

II.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính của nhà cao tầng

Chung cư cao tầng B27 đã được chỉnh sửa còn lại 15 tầng, với chiều cao 49.5m so với mặt đất tự nhiên Theo phân loại của Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế thì công trình này thuộc loại nhà cao tầng loại I (trang 198/[13]) Việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng Dưới đây, khảo sát đặc tính của một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng để từ đó tìm được hệ chịu lực hợp lý cho công trình :

 Hệ khung chịu lực

Kết cấu khung được tạo nên bởi cột và dầm liên kết với nhau bằng mắt cứng hoặc khớp, chúng cùng với sàn và mái tạo nên 1 kết cấu không gian có độ cứng lớn Hệ khung này tiếp nhận tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang rồi truyền xuống móng Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nha Hệ khung không dầm gồm bản sàn và cột ngày càng được dùng nhiều vì giảm được tổng chiều cao kết cấu do đó dễ tạo không gian treo thiết bị dưới sàn và dễ làm ván khuôn… Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng Vì vậy, kết cấu khung chịu lực có thể chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này

 Hệ tường chịu lực

Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính Dựa vào cách bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng ( làm gối tựa cho các tấm sàn) mà chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực

Trường hợp tường chịu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng Trong nhà nhiều tầng, tải trọng ngang chiếm ưu thế Do đó, vách cứng không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng Khả năng chịu tải của các vách cứng phụ thuộc vào phần lớn hình dạng tiết diện ngang của chúng Kết cấu tường chịu lực có nhiều ưu điểm ở các công trình cần phải phân chia các khoảng không gian bên trong và thích hợp cho các nhà có chiều cao đến 20 tầng.(trang 204/[13]) Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế:

Gây tốn kém vật liệu;

Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết

KHÓA 2005 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Thi công chậm;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu

Nên cần xem xét kỹ khi chọn hệ chịu lực này

 Hệ lõi chịu lực:

Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, nhận tất cả các tải trọng lên công trình rồi truyền xuống nền đất Phần không gian trong lõi thường bố trí các thiết bị vận chuyển theo phương đứng như thang máy, thang bộ… hay các đường ống kĩ thuật

 Hệ hộp chịu lực :

Ở hệ hộp chịu lực, các bản sàn được gối vào các kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không can các gối trung gian khác bên trong Các giải pháp kết cấu cho các bức tường chịu tải ngoài của hệ hộp:

dầm ngang có chiều cao lớn Sơ đồ này thường được dùng cho các nhà cao tầng từ 40 đến 60 tầng

- Các thanh chéo nằm trong mặt phẳng lưới ô vuông tạo từ cột và dầm

- Các thanh chéo tạo thành ô lưới quả trám, có hoặckhông cóthêm các dầm ngang

Giải pháp này dùng cho các nhà có chiều cao cực lớn ( trên 80 tầng)

 Hệ khung ,tường chịu lực :

Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng , các loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực

Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ

tường chịu lực (vách cứng) , gọi là sơ đồ giằng

Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và

tải trọng ngang với vách cứng, gọi là sơ đồ khung - giằng Sàn cứng là một trong

những kết cấu truyền lực quan trọng trong sơ đồ nhà cao tầng kiểu khung – giằng Để đảm bảo ổn định của cột, khung và truyền được các tải trọng ngang khác nhau sang các hệ vách cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang

Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung, vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung – tường chịu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng

II.1.2 So sánh lựa chọn phương án kết cấu

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình Chung cư cao tầng B27:

- Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh là vùng hầu như không xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió bão Vì vậy, việc tính toán gió động cho công trình là thật sự cần thiết

- Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu

thang, hồ nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung - tường chịu lực

theo sơ đồ khung giằng, vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công

trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong phạm vi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém, còn vách cứng và lõi cứng thì ngược lại, có độ cứng chống cắt tốt nhưng độ cứng chống uốn kém Sự tương tác giữa khung và vách khi chịu lực tải trọng ngang đã tạo ra một hiệu ứng có lợi cho sự làm việc của kết cấu hỗn hợp khung - vách - lõi Tuy nhiên, trong hệ kết cấu này các vách cứng chỉ chịu lực trong mặt phẳng Vì vậy, để đảm bảo độ cứng không gian cho công trình, thì phải bố trí các vách cứng theo cả hai phương

- Việc bố trí vách trong nhà cao tầng rất quan trọng, ứng với đặc điểm của mặt bằng công trình, trong đồ án bố trí các vách theo cả hai phương, có độ cứng EJ theo hai

phương gần bằng nhau, tránh hiện tượng công trình bị xoắn khi dao động [14]

- Và để tận dụng hết khả năng chịu lực của vách cứng, sàn là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng kiểu khung giằng Không những có chức năng đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột, khung, đồng thời truyền các tải trọng ngang khác sang hệ vách cứng Sàn cứng còn có khả năng phân phối lại nội lực trong hệ vách cứng Do đó, phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất, ổn định nhất, và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn phương án sàn để thiết kế là sàn sườn có hệ dầm trực giao, (vì diện tích các ô sàn lớn)

Kết luận:

Hệ chịu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn sườn toàn khối và khung kết hợp với vách cứng

II.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU CHO CÔNG TRÌNH :

cốt thép cùng cộng tác chịu lực với nhau

- Bêtông là liệu được chế tạo từ ximăng, cát, sỏi thành 1 thứ đá nhân tạo có khả năng chịu nén khá tốt, nhưng chịu kéo lại rất kém và là 1loại vật liệu giòn

KHÓA 2005 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

- Cốt thép là vật liệu chịu kéo và chịu nén đều tốt

Do vậy, người ta đã đặt cốt thép vào trong bêtông để tăng khả năng chịu lực cho kết cấu Từ đó sản sinh ra bêtông cốt thép

hiếm

loại tải trọng rung động, bao gồm tải trọng động đất

cấu khác nhau phù hợp với kiến trúc

bằng BTCT thường Cường độc chịu nén của bêtông chỉ bằng 5-10% cường độ chịu nén của cốt thép, trong khi tỉ trọng bêtông bằng 30% tỉ trọng cốt thép Để khắc phục người ta dùng bêtông nhẹ, BTCT ứng lực trước và các loại kết cấu nhẹ như kết cấu vỏ mỏng…

việc kiểm tra chất lượng khó khăn Để khắc phục, người ta dùng bêtông cốt thép lắp ghép hay công xưởng hóa các khâu làm ván khuôn, cốt thép và trộn bêtông, cơ giới hóa cao khâu đổ bêtông

ảnh hưởng đến chât lượng, tuổi thọ của kết cấu Để khắc phục, người ta dùng BTCT ứng lực trướchoặc có những biện pháp tính toán và thi công hợp lý để hạn chế khe nứt

TCVN 2737 – 1995

 TCVN 195 – 1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi

II.4 SƠ BỘ LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN CHÍNH :



II.5 BIỆN PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KẾT CẤU :

II.5.1 Sơ đồ tính :

Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình Khuynh hướng đặc thù hóa, riêng lẽ hoá dần dần biến đổi thành phương pháp tổng quát hoá Khuynh hướng mới này giúp chúng ta có một sơ đồ tính sát hơn với thực tế, có thể xét tới sự làm việc phức tap 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

II.5.2 Các giả thuyết dùng trong tính toán nhà cao tầng:

Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó, và liên kết ngàm với các phần tử cột vách cứng 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

KHÓA 2005 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặt đài móng

Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽû 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 vách Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể

II.5.3 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 tất 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, SAFE

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

II.5.4 Lựa chọn công cụ tính toán:

bao gồm các dạng và giá trị dao động

Do ETABS là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc nhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

- Modul đàn hồi Eb = 27x103 MPa Bêtông cọc khoan nhồi, bêtông dùng cho hồ nước mái, cầu thang dùng bêtông cấp độ bền B25 với các chỉ tiêu sau:

Cốt thép cho tất cả các kết cấu dùng loại CII với các chỉ tiêu :

Vữa ximăng-cát, gạch tường

Gạch lát nền ceramic

Ngoài ra, khi có yêu cầu kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải được tính toán kiểm tra với các trường hợp tải trọng sau:

Khả năng chịu lực của kết cấu cần được kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng, được quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

III.1 GIỚI THIỆU ĐẶC ĐIỂM VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI :

Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ toà nhà và phục vụ công tác cứu hỏa khi cần thiết

Xác định dung tích hồ nước mái:

+ Số người sống trong chung cư : 4 ngườix14 hộx14 tầng = 784 người

+ Nhu cầu dùng nước sinh hoạt: 250 lít/người/ngày-đêm

Bố trí 2 hồ nước mái ở trục 1-2, 5-6

D2(500x250) D2(500x250)

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

III.2 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN :

Công thức xác định tiết diện sơ bộ bản :

bn s

D

m



trong đó: D = 0.8 - hệ số phụ thuộc tải trọng;

l - độ dài cạnh ngắn của ô sàn

- Đối với bản nắp :

0.8 4

0.0840

bn

Công thức tiết diện sơ bộ dầm :

d d

m

h  1

Trong đó:

1( 

- Đối với dầm nắp :

Kích thước tiết diện dầm nắp được trình bày trong bảng III.1

Bảng III.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm nắp

III.3 TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CỦA HỒ NƯỚC MÁI

Đặc trưng vật liệu :

III.3.1 Bản nắp

a Phân tích xác định trạng thái chịu lực của cấu kiện:

Ô bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn

b Sơ đồ tính bản nắp:

Bản nắp được chia thành 4 ô bản S1 như trên hình III.2

Như vậy, các ô bản S1 được tính như bản kê 4 cạnh

Xét tỷ số :

Hình III.2: Sơ đồ tính bản nắp

c Tải trọng tác dụng lên bản nắp

+ Tĩnh tải:

Bảng III.2: Tải trọng bản thân bản nắp

STT Các lớp cấu tạo γ(daN/m 3 ) δ(mm) n g bn (daN/m 2 )

295.6Σgbn

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

+ Hoạt tải sửa chữa

Theo bảng 3/[1], hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn là:

Suy ra: ptt = ptc.np = 75x1.3 = 97.5 daN/m2

+ Tổng tải trọng tác dụng

d Xác định nội lực bản nắp

Các ô bản nắp thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

Do đó, momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M1 = m91.P

M2 = m92.P

với: P = q.lng.ld

Momen âm lớn nhất trên gối:

l

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.3

Bảng III.3: Nội lực trong các ô bản nắp

KH l 1 (m) l 2 (m) l 2 /l 1 m 11 m 12 m 91 m 92 k 91 k 92

e Tính toán cốt thép bản nắp

Giả thiết tính toán:

bê tông chịu kéo;

bê tông chịu kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện ( h0 = hbn – a), tùy theo

phương đang xét;

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.3

Bảng III.4: Tính toán diện tích cốt thép cho bản nắp

III.3.2 Dầm nắp :

Dầm đỡ bản nắp là dầm trực giao

a Tải trọng tác dụng lên dầm đỡ bản nắp

Tải trọng tác dụng lên dầm nắp bao gồm tĩnh tải và hoạt tải

Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng vào dầm nắp được thể hiện trong hình III.3

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Tải tác dụng lên dầm D3 là tải tam giác có giá trị lớn nhất là

1042/2 = 521 daN/m Tải tác dụng lên dầm D4 là tải hình thang có giá trị lớn nhất là 521daN/m

+ Hoạt tải

5.97

1343.7/2 = 171.9 daN/m Tải tác dụng lên dầm D4 là tải hình thang có giá trị lớn nhất là 171.9daN/m

b Sơ đồ tính dầm đỡ bản nắp

Hệ dầm đỡ bản nắp là hệ dầm trực giao Tính theo sơ đồ không gian

c Xác định nội lực dầm đỡ bản nắp

Sử dụng phần mềm SAP2000 v10.0 để xác định nội lực trong dầm Kết quả thể hiện trên hình III.6 và III.7

Hình III.4: Biểu đồ momen M của dầm đỡ bản nắp

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Hình III.5 :Biểu đồ lực cắt Q của dầm đỡ bản nắp

d Tính toán cốt thép cho dầm nắp :

+ Cốt thép dọc:

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a = 5 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện

Chọn cốt thép và tính hàm lượng :

s

chọn (cm2)

+ Cốt đai: tính toán theo [9]

Dùng lực cắt Q = 4373 daN của dầm D4 để tính cốt đai

Cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt

Do lực cắt của dầm D1,D2,D3 nhỏ hơn nên bố trí đai như dầm D4

Như vậy, bố trí đai 6a150 ở ¼ hai đầu cho tất cả các dầm D1,D2,D3,D4 Và bố trí 6a300 cho phần còn lại

III.3.3 Bản thành:

a Phân tích xác định trạng thái làm việc của bản thành :

Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời Lực nén trong bản thành tạo

ra bởi trọng lượng bản thân của nó, lực nén lệch tâm do bản nắp truyền xuống cùng với lực giótruyền vào Để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn, tức là chỉ chịu tải trọng gió và áp lực thủy tĩnh

Ngoài ra, bản thành còn chịu kéo do áp lực nước gây ra Do đó, nếu bố trí cốt thép theo phương ngang theo cấu tạo phải kiểm tra khả năng chịu lực của nó

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

b Tải trọng tác dụng lên bản thành

+ Tĩnh tải

Bề dày bản thành lấy là 12 cm

Trọng lượng bản thân bản thành được truyền thẳng xuống dầm đáy, nên khi tính bản thành không kể đến tải trọng bản thân của nó

+ Aùp lực nước tại chân bản thành

+ Tải trọng gió:

Xét trường hợp bất lợi nhất

a Khi hồ chưa có nước : lúc này bản thành chịu gió đẩy là nguy hiểm nhất

b Khi hồ đã chứa nước bản thành chịu gió hút

Theo kinh nghiệm tính toán đã chứng minh được trường hợp hồ chịu tải gió

hút và nước là nguy hiểm nhất Nên ta chỉ cần tính trường hợp b, theo [1] ta

có:

W = W0.k.C.n

k = 1.47 - hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình;

(lấy ở +49.5 m và dạng địa hình A)

Ch = -0.6 - hệ số khí động;

n = 1.2

c Sơ đồ tính bản thành :

Xét tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn:

Cắt 1 dải bản có bề rộng 1m ra để tính

d Xác định nội lực bản thành :

Hình III.7 : Biểu đồ momen do áp lực thủy tĩnh và gió hút tác dụng lên bản thành

Dùng phương pháp cơ học kết cấu để tính nội lực cho từng trường hợp tải Kết

quả được tóm tắt như [9]

e Tính toán cốt thép bản thành

Bản thành được tính như cấu kiện chịu uốn Có thể đặt thép đối xứng hoặc không đối xứng Thông thường ta đặt thép đối xứng để tiện trong việc thi công Giả thiết tính toán:

kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện;

h0 = hbt – a = 12 -2 = 10cm

Đặc trưng vật liệu lấy như vật liệu bản nắp

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.6

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Bảng III.6: Tính toán cốt thép cho bản thành

f Kiểm tra chịu kéo của cốt thép cấu tạo theo phương ngang :

Chọn cốt thép cấu tạo bản thành 8a300

Cắt 1 dải bản 300mm theo phương đứng Vậy, lực kéo mà bản thành chịu :

Vậy bản thành thoả điều kiện chịu kéo

III.3.4 Bản đáy: tính như bản nắp, là cấu kiện chịu uốn

a Tải trọng tác dụng lên bản đáy

+ Tĩnh tải:

Bảng III.7: Tải trọng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy

+ Tổng tải trọng tác dụng

b Sơ đồ tính bản đáy

Bản đáy được chia thành 4 ô bản S2 như bản nắp

3525 S2

Hình III.14: Sơ đồ tính các ô bản đáy

c Xác định nội lực bản đáy

Các ô bản đáy thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

Do đó, momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M1 = m91.P

M2 = m92.P với: P = q.lng.ld

Momen âm lớn nhất trên gối:

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

d Tính toán cốt thép bản đáy

Ô bản đáy được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

đến mép bê tông chịu kéo;

đến mép bê tông chịu kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện ( h0 = hbd – a), tùy theo

phương đang xét;

Đặc trưng vật liệu lấy như bản thành và bản nắp

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.9

Bảng III.9: Tính toán cốt thép cho bản đáy

Chọn cốt thép

Thành hồ & đáy hồ được tính theo cấu kiện chịu uốn Vết nứt được tính theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện

Theo [12]/204, bề rộn khe nứt thẳng góc được tính theo TCXD 356 : 2005 như

- dHệ số lấy đối với

+ Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm lấy bằng 1

+ Cấu kiện chịu kéo lấy bằng 1.2

+ Tải trọng tác dụng ngắn hạn lấy bằng 1, tải trọng tác dụng dài hạn và tải trọng lặp lấy như sau :

nhau

- Hàm lượng cốt thép

- hHệ số, lấy như sau:

+ Với cốt thép thanh có gờ: 1.0

+ Với thanh thép tròn trơn: 1.3

+ Với cốt thép sợi có gờ hoặc cáp: 1.2

+ Với cốt thép trơn: 1.4

- d: đuờng kính cốt thép

0 1

2

f f f

h h

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI





 b

Trong đó:

 bHệ số lấy như sau:

Đối với bêtông nặng & bêtông nhẹ: 1.8 Đối với bêtông hạt nhỏ: 1.6

Đối với bêtông rỗng và bêtông tổ ông 1.4

h h

   



 es tot Độ lệch tâm của lực dọc N đối với trọng tâm tiết diện cốt thép, tương

b

E E



 hf = 0

 Hệ số đặc trưng trạng thái đàn dẻo của bêtông vùng chịu nén, phụ thuộc và độ ẩm môi trường và tính chất dài hạn & ngăn hạn của tải trọng

 đối với tải trọng dài hạn, Đối với tải trọng ngắn hạn trong môi trường có độ ẩm lớn hơn 40%

 

0

s A bh

Bảng III.10 Kết quả tính toán bề rộng vết nứt thành và đáy hồ nước:

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

III.3.5 Dầm đáy

a Tải trọng tác dụng lên dầm đỡ bản đáy

Sơ đồ xác định tải trọng sàn tác dụng vào dầm đáy

gl 5 482.6 3.525 1701  daN/m Tải tác dụng lên dầm D6 là tải hình thang có giá trị lớn nhất là 1701daN/m Tải tác dụng lên dầm D7 là tải tam giác có giá trị lớn nhất là

1701/2 = 850.5 daN/m Tải tác dụng lên dầm D8 là tải hình thang có giá trị lớn nhất là 850.5daN/m

- Trọng lượng bản thành :

Bảng III.11: Tải trọng bản thân bản thành

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Hình III.11:Biểu đồ lực cắt Q của dầm đỡ bản đáy

d Tính toán cốt thép cho dầm đỡ bản đáy

+ Cốt thép dọc:

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện;

ho = hd – a Đặc trưng vật liệu, công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt

thép Kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.12

Bảng III.12: Tính toán cốt thép cho dầm đỡ bản đáy

Chọn cốt thép

s

chọn (cm2)

+ Cốt đai: tính toán theo [11]

Dùng lực cắt Q = 9031.2 daN của dầm D5 để tính cốt đai

Cốt đai bố trí đủ chịu lực cắt

Do lực cắt của dầm D5,D5,D7 nhỏ hơn nên bố trí đai như dầm D8

Như vậy, bố trí đai 6a150 ở ¼ hai đầu cho tất cả các dầm D4,D5 Và bố trí 6a300 cho phần còn lại

nên tại chổ này xuất hiện một lực tập trung khả lớn từ dầm phụ truyền vào dầm chính nên phải bố trí cốt treo để tránh sự phá hoại cục bộ

chính là P = 4520 daN Do khoảng hở giữa dầm phụ đè lên dầm chính không lớn nên ta bố trí thép vai bò :

dầm chính là P = 5280 daN Khoảng hở gữa dầm phụ lên dầm chính là 700-500 =

200mm Do đó ta bốt trí cốt treo dạng cốt đai

KHÓA 2005 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Khoảng bố trí cốt treo bố trí cho mỗi bên :

ss s

P A R

Chọn đai 8 thanh 6 để bố trí 2 bên, mỗi bên 4 thanh Khoảng cách :

20066.673

Vậy bố trí 6a65 cho mỗi bên

Ngoài ra tại chỗ giao nhau giữa dầm trực giao cũng có lực cắt lớn khi sửa chữa Tức là chỉ có 2 ô bản chịu hoạt tải sửa chữa Tính theo mô hình SAP, xuất được lực cắt tại chỗ giao nhau là Q = 1881 daN Như vậy ta có thể bố trí 210 thép vai bò như cách tính trên

III.3.6 Kết luận

Các kết quả tính toán đều thoả mãn các điều kiện kiểm tra Vậy các giả thiết ban đầu là hợp lý

III.4 BỐ TRÍ CỐT THÉP HỒ NƯỚC MÁI

Cốt thép hồ nước mái được bố trí trong bản vẽ KC 01/09