Thiết kế chung cư phú mỹ thuận

 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 ng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

CHUNG CƯ PHÚ MỸ THUẬN

ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG : XÃ PHÚ XUÂN–NHÀ BÈ–TP.HCM

SINH VIÊN : HUỲNH KHOA THẢO LỚP : 05XD2

MSSV : 104105161

HOÀN THÀNH 01/2010

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã gặp nhiều khó khăn về kiến thức, tài liệu tham khảo nhưng được sự giúp đỡ và chia sẻ của quý thầy cô và các bạn sinh viên cùng trường đã giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYỄN NGỌC TÚ đã tận tình hướng

dẫn em trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm cảm ơn quý thầy cô khoa Xây Dựng – Trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dổ và dìu dắt em trong quá trình được học tập tại trường

Xin chân thành cảm ơn tập thể sinh viên ngành xây dựng khoá 2005, cùng bạn bè đã giúp đỡ động viên chia sẻ và góp ý cho mình trong suốt quá trình gắn bó học tập và thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Do khối lượng tính toán khá lớn trong một thời gian ngắn nên trong đồ án

em không thể tránh được thiếu sót, rất mong quý Thầy, Cô vui lòng chỉ dạy thêm

Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 01/2010

KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC

I MỞ ĐẦU

Thành phố Hồ Chí Minh, với vai trò là trung tâm kinh tế, khoa học, kỹ thuật lớn nhất nước với nhiều cơ quan đầu ngành , sân bay, bến cảng đang từng bước xây dựng cơ sở hạ tầng Trong giai đoạn những năm 1990 đến năm 1997 là giai đoạn phát triển rầm rộ nhất rất nhiều công trình lớn và nhiều nhà cao tầng được xây dựng trong giai đoạn này Đặc biệt Việt Nam chúng ta đã gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO sẽ mở ra nhiều cơ hội phát triển cho đất nước và Thành phố Hồ Chí Minh sẽ là đầu tư cho sự phát triển đó Việc xây dựng nhiều nhà cao tầng từ nội thành cho đến ngoại thành như một nhu cầu tất yếu đáp ứng sự phát triển của đất nước

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

CHUNG CƯ PHÚ MỸ THUẬN được đặt tại xã Phú Xuân huyện Nhà Bè

Thành phố Hồ Chí Minh Công trình này được xây dựng tại Đường Huỳnh Tấn Phát-Xã Phú Xuân- Huyện Nhà Bè Thành phố Hồ Chí Minh Một mặt khu đất nối với đường Huỳnh Tấn Phát ( Trục giao thông chính của Huyện Nhà Bè đi trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh ), một mặt thông qua đường Nguyễn Bình (trục giao thông chính của Huyện Nhà Bè đi Trung tâm Huyện Nhà Bè) thuận lợi giao thông và phù hợp với yêu cầu phòng cháy chữa cháy

MẶT BẰNG TẦNG ĐIỂN HÌNH

MẶT BẰNG TẦNG 1

II Đặc điểm khí hậu tại Thành Phố Hồ Chí Minh

Khí hậu TP Hồ Chí Minh là khí hậu nhiệt đới gió mùa được chia thành 2 mùa

1 Mùa nắng : Từ tháng 12 đến tháng 4 có :

o Nhiệt độ cao nhất : 400C

o Nhiệt độ trung bình : 320C

o Nhiệt độ thấp nhất : 180C

o Lượng mưa thấp nhất : 0,1 mm

o Lượng mưa cao nhất: 300 mm

o Độ ẩm tương đối trung bình : 85,5%

2 Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11 có :

o Nhiệt độ cao nhất : 360C

o Nhiệt độ trung bình: 280C

o Nhiệt độ thấp nhất : 230C

o Lượng mưa trung bình: 274,4 mm

o Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (tháng 11)

o Lượng mưa cao nhất: 680 mm (tháng 9)

o Độ ẩm tương đối trung bình : 77,67%

o Độ ẩm tương đối thấp nhất : 74%

o Độ ẩm tương đối cao nhất : 84%

o Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày

o Lượng bốc hơi thấp nhất : 6,5 mm/ngày

3 Hướng gió

Hướng gió chủ yếu là Đông Nam và Tây nam với vận tốc trung bình 2,5 m/s, thổi mạnh nhất vào mùa mưa Ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ (tháng 12-1)

TP Hồ Chí Minh nằm trong khu vực ít chịu ảnh hưởng của gió bão, chịu ảnh hưởng của gió mùa và áp thấp nhiệt đới

IV Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng

 Chung cư gồm 12 tầng với những đặc điểm sau :

o Tầng hầm, tầng 1, tầng 2 và tầng mái cao 3.0m

o Mỗi tầng điển hình cao 3.4 m

o Mặt bằng hình chữ nhật 35.8x32.2 m, được thiết kế dạng đối xứng, tận dụng hết mặt bằng và không gian

o Tổng chiều cao công trình 36,2 m (tính từ cốt 0.000)

 Chức năng của các tầng như sau :

o Tầng hầm :Nơi để đậu xe và bố trí các phòng kĩ thuật

o Tầng 1 đến tầng 10 :Bố chí các căn hộ

o Tầng 11 và tầng mái :Gồm các phòng kỹ thuật ( cơ, điện, nước thông thoáng ) Có hồ nước mái cung cấp nước cho toàn nhà

V Các giải pháp kỹ thuật

 Hệ thống điện

• Hệ thống điện sử dụng trực tiếp hệ thống điện thành phố, có bổ sung hệ thống điện dự phòng, nhằm đảo bảo cho tất cả các trang thiết bị trong tòa nhà có thể hoạt động được trong tình huống mạng lưới điện thành phố bị cắt

đột xuất Điện năng phải bảo đảm cho hệ thống thang máy, hệ thống lạnh có thể hoạt động liên tục

• Máy điện dự phòng 250KVA được đặt ở tầng hầm, để giảm bớt tiếng ồn và rung động không ảnh hưởng đến sinh hoạt

• Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường Hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 50A bố trí theo tầng và khu vực và bảo đảm an toàn khi có sự cố xảy ra

 Hệ thống cấp thoát nước

• Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố dẫn vào hồ nước ở tầng hầm qua hệ thống bơm bơm lên bể nước tầng mái nhằm đáp ứng nhu nước cho sinh hoạt ở các tầng

• Nước thải từ các tầng được tập trung về khu xử lý và bể tự hoại đặt ở tầng hầm

• Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc gan, đi ngầm trong các hộp kỹ thuật

 Di chuyển và phòng hỏa hoạn

• Tòa nhà gồm 2 cầu thang bộ, 2 thang máy chính

• Tại mỗi tầng đều có đặt hệ thống báo cháy, các thiết bị chữa cháy

• Dọc theo các cầu thang bộ đều có hệ thống ống vòi rồng cứu hỏa

• Ngoài ra tòa nhà còn được đặt hệ thống chống sét



CHƯƠNG1: CƠ SỞ THIẾT KẾ

I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

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 và kết cấu hộp

- Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu khung-lõi, kết cấu khung-hộp, kết cấu vách-lõi, kết cấu hộp-lõi…

- Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

- Mỗi loại kết cấu trên đều có những ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình Hiện nay, vách cứng được xem là cấu kiện chịu tải ngang khá tốt, có nhiều ưu việt hơn so với kết cấu khung thông thường, nên em chọn hệ kết cấu khung vách chịu lực cho công trình này

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:

a Hệ sàn sườn

Cấu tạo gồm hệ dầm và bản sàn

 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

 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

b Hệ sàn ô cờ

Cấu tạo gồm hệ dầm trực giao, 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 và tỷ số

L2/L1 của mặt bằng sàn không quá 1,5

 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

 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

c Sàn không dầm (không có mũ cột)

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

 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

 Nhược điểm:

- Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do 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

d Sàn không dầm ứng lực trước

 Ưu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì

phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn không dầm:

- Giảm chiều dày sàn khiến giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng

- 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

 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 và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được

3 KẾT LUẬN

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được lựa chọn như sau:

- Kết cấu sàn sườn

- Kết cấu móng cọc ép

- Kết cấu công trình là kết cấu khung vách chịu lực chính, gồm hệ thống vách cứng và các cột vách, tạo hệ lưới đỡ bản sàn

II LỰA CHỌN VẬT LIỆU

- Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt

- Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

- Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

- Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình

- Vật liệu có giá thành hợp lý

Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính

Trong điều kiện nước ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng

III CÁC TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

Công việc thiết kế phải tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng Những tiêu chuẩn sau đây được sử dụng trong quá trình tính toán:

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép TCXDVN 5574:1991

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

- Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió TCXD 229:1999

- Tiêu chuẩn thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối nhà cao tầng TCXD 198:1997

- 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 cọc khoan nhồi TCVN 195:1997

IV LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

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

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

- 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

Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH)

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

Theo phương pháp phần tử hữu hạn, vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm

vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng

cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển

vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu

trong cơ học

Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH:

- Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán

- Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút…) theo trục tọa độ riêng của phần tử

- Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu

- Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó

- Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

- Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

- Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

4 LỰA CHỌN CÔNG CỤ TÍNH TOÁN

a Phần mềm ETABS 9.0.4

Dùng để giải nội lực và phân tích động cho hệ công trình gồm các dạng và giá trị dao động, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất

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

b Phần mềm SAP2000 v10

Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá trong quá trình tính toán

c Một số lưu ý

Khi sử dụng các phần mềm SAP2000, ETABS, … cần chú ý đến quan niệm từng cấu kiện của phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực khi đưa vào mô hình

- Quan niệm khối (solid): khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thước lớn hơn nhiều so với các phần tử khác

- Quan niệm bản, vách (shell): khi kích thước 2 phương lớn hơn rất nhiều so với phương còn lại

- Quan niệm thanh (frame): khi kích thước 2 phương nhỏ hơn rất nhiều so với phương còn lại

- Quan niệm điểm (point): khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thước rất bé

Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tử hữu hạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau Nếu ta chia các cấu kiện ra nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng của chúng trong quan niệm tính, từ đó dẫn đến các kết quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi

5 NỘI DUNG TÍNH TOÁN

Hệ kết cấu nhà cao tầng cần được tính toán cả về tĩnh lực, động lực và ổn định 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)

V SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

1 VẬT LIỆU

- Bê tông Cọc, Dầm, Sàn, Cột ,Vách ,Đài Móng dùng mác 300 với các chỉ tiêu như sau:

+ Khối lượng riêng: b =2,5 T/m3

+ Cường độ tính toán :Rn=130 kG/cm2

+ Cường độ chịu kéo tính toán: Rk=10 kG/cm2

+ Mođun đàn hồi: Eb=2,9x105 kG/cm2

+ Hệ số Poisson µ = 0.2

- Cốt thép loại CII với các chỉ tiêu:

+ Cường độ chịu nén tính toán Ra’= 2600 kG/cm2

+ Cường độ chịu kéo tính toán Ra= 2600 kG/cm2

+ Cường độ tính cốt thép ngang: Rđ=1800 kG/cm3

+ Modul đàn hồi Ea=2,1x106 kg/cm2

- Cốt thép loại CI với các chỉ tiêu:

+ Cường độ chịu nén tính toán Ra’= 2000 kG/cm2

+ Cường độ chịu kéo tính toán Ra= 2000kG/cm2

+ Cường độ tính cốt thép ngang: Rđ=1600kG/cm2

+ Modul đàn hồi Ea=2,1x106 kG/cm2

- Vữa ximăng- cát: : =1,6 T/m3

- Gạch xây tường- ceramic: =1,8 T/m3

2 TẢI TRỌNG

Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

- Tải trọng thẳng đứng (thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)

- Tải trọng gió (gió tĩnh và nếu có cả gió động)

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:

- Do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ

- Do ảnh hưởng của từ biến

- Do sinh ra trong quá trình thi công

- Do áp lực của nước ngầm và đất

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

CHƯƠNG2: TÍNH TOÁN THÉP SÀN

I TÍNH TOÁN BẢN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

1.1 Chọn sơ bộ tiết diện

1.1.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Hình 2.1 Đánh số thứ tự ô bản Việc chọn chiều dày bản sàn có ý nghĩa quan trọng vì chỉ thay đổi chiều dày bản sàn hS một vài cm thì khối lượng của sàn cũng thay đổi đáng kể

Chiều dày hS phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, nên sơ bộ xác định chiều dày hb bằng biểu thức sau:

Chiều dày hS=

1

D L m

Trong đó D = 0.8 - 1.4 :Hệ số phụ thuộc tải trọng

m = 40 - 45 đối với bản kê bốn cạnh

m = 30 - 35 đốivới bản dầm

L1 : Chiều dài cạnh ngắn

Gọi L2, L1 là cạnh dài và cạnh ngắn của các ô bản Ta xét tỉ số l2/l1

Nếu L2/L1 2: Thuộc bản kê bốn cạnh, bản làm việc hai phương

Nếu L2/L1>2: thuộc bản dầm, bản làm việc một phương

Bảng 2.1 chọn sơ bộ chiều dày sàn

Diện tích

Chiều dàySÀN l1 (m) l2 (m) l2 / l1 D ms (m2) hs (cm )

 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm bxh= 30 x 70 (cm)

 Nhịp 7,8m (trục 2,3;4,5): lấy theo nhịp 8.0m do đó kích thước tiết diện dầm là 30 x 70cm

12 8

bd=(0.145 : 0.44)m

Sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm bxh= 30 x 60 (cm)

 Nhịp 5,2 m (trục C,D): lấy theo nhịp 6,4m do đó kích thước tiết diện dầm là 30x60 (cm)

 Nhịp 3,8 m (trục 3,4): lấy theo nhịp 6,4m do đó kích thước tiết diện dầm là 30 x 60 (cm)

 Với dầm phụ

Kích thước tiết diện các dầm phụ bxh=(30x40)cm

 Nhịp 3,8m lấy theo nhịp 5,2 tiết diện các dầm phụ bxh=(30x40)cm

1.1.3 Cấu tạo sàn

LỚP GẠCH CERAMIC LỚP VỮA LÓT LỚP SÀN BTCT LỚP VỮA TRÁT TRẦN

Hình 2.2 Cấu tạo các lớp sàn

1.2 Tính toán tải trọng truyền lên các sàn

- Các số liệu về tải trọng lấy theo TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động

– tiêu chuẩn thiết kế

- Hệ số vượt tải lấy theo bảng 1, trang 10 – TCVN 2737 - 1995

- Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ sổ tay thực

hành kết cấu công trình” ( TS Vũ Mạnh Hùng )

1.2.1 Tĩnh tải

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau Các kiểu cấu tạo sàn tiêu biểu là sàn khu ở (P.khách; P ăn + bếp; P ngủ), sàn ban công, sàn hành lang và sàn vệ sinh Các loại sàn này có cấu tạo như sau:

 Sàn vệ sinh

Bảng 2.2 cấu tạo sàn vệ sinh

 Sàn phòng

Bảng 2.3cấu tạo sàn phòng

Bảng 2.3 cấu tạo sàn mái

tc

( kG/m3) (mm) (kG/m2) (kG/m2)

1.2.2 Tải phân bố do kết cấu bao che gây ra trên sàn

Tải trọng của các vách tường được qui về tải phân bố đều theo diện tích ô sàn được xác định bằng công thức: qd ( t t tc t)

tct :Trọng lượng riêng của tường xây kG/m2)

h t :Chiều cao tường (m)

n :Hệ số vượt tải lấy n=1.3

A :Diện tích ô sàn có tường (m2)

- Các vách ngăn là tường gạch ống dày 100 ; tct = 180 (kG/m2)

- Các vách ngăn là tường gạch ống dày 200 ; tct = 330 (kG/m2)

Bảng 2.4 Tĩnh tải do tường truyền vào các ô sàn

Kí Hiệu Diện Tích Chiều dài Chiều dài Chiều cao Trọng lượng Sàn A (m2) tường 100 tường 200 tường tường qui đổi

Hoạt tải tc n Hoạt tải tt

Ô 1 P.ngủ; P.khách; wc 55.88 0.641 150 1.3 125

Ô 3 P.ngủ; P.khách; wc 53.9 0.645 150 1.3 125.78

 Ô bản tính theo ô bản đơn, bỏ qua ảnh hưởng của ô sàn bên cạnh

 Tính theo sơ đàn hồi

 Nhịp tính toán khoảng cách giữa 2 trục dầm

 Xác định sơ đồ tính toán của bản

Xét tỉ số hd/hs để xác định liên kết giữa bản sàn với dầm

h 3

hs   Bản sàn liên kết ngàm với dầm

h 3

hs   Bản sàn liên kết khớp với dầm

(Sơ đồ liên kết với vách coi như là ngàm)

Vì chiều cao dầm hd=70cm ( hoặc hd=60cm)>3hs =3.15=45cm nên ta xem bản liên kết ngàm với dầm

2.1.1.Bản sàn làm việc hai phương: Tính toán theo sơ đồ đàn hồi thuộc sơ

đồ 9 được thể hiện như hình 2.3

Hình 2.3 bảng sàn làm việc hai phương

Công thức tổng quát để tính toán:

 Mômen dương lớn nhất ở giữa bản

Bảng 2.6 Các hệ số tra bảng

1162 7

Tính cốt thép cho sàn

Hệ số A =

20

M

R bh n

Bảng 2.8 các thông số vật liệu tính cốt thép cho sàn

Vật liệu Mác

R(kg/cm 2 )

R'(kg/cm 2 ) E(kg/cm 2 )

Bảng 2.9 Tính Thép Cho Ô Sàn Hai Phương

Do bản chỉ làm việc theo một phương nên cắt dải bản rộng 1 m theo phương

cạnh ngắn để tính

Tải trọng tác dụng lên sàn q= gtt + ptt

Loại ô ngàm hai đầu

Mô men giữa nhịp: Mnh = q l2/24

Mô men ở gối: Mg = q l2/12

Ô

Sàn L1 L2 L2 /L1

g (KG/m2)

p (KG/m2)

q=g+p (KG/m2) Mnhịp Mgối

0

bh R M

n

Hệ số  1 12A

- Ứng với momen nhịp

Ô9 35802.600 0.0151 0.0152 1.33 Þ6a200 1.41 0.1

- Ứng với momen gối

D: Độ cứng trụ của ô bản

E: mô đun đàn hồi của bê tông

: Chiều dày của sàn

: Hệ số Poison

Độ võng của sàn:

 Thỏa điều kiện độ võng

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CẦU THANG

I KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CẦU THANG

- Cầu thang tầng điển hình của công trình này là loại cầu thang 2 vế dạng bản mỗi vế gồm 10 bậc thang với kích thước: h = 15.0 cm; b = 30 cm

Góc nghiêng của cầu thang: tg h 15.0 0.5

26.57

 Chọn chiều dày bản thang là hb =12 cm

Hình 3.1: Mặt Bằng Cầu Thang Bộ Điển Hình

Hình 3.2.Mặt Cắt Qua Cầu Thang

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

2.1 Tải Trọng Thường Xuyên (tĩnh tải)

2.1.1 Trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu cấu tạo bản thang

Chọn chiều dày bản thang hbt = 12cm

Kích thước bậc thang được chọn theo công thức sau: 2hb + lb=(60÷62)cm

.(sách kết cấu bêtông cốt thép tập 3 –Võ Bá Tầm)

 Chọn : hb = 15 cm

lb = 30 cm

Hình 3.3.Các lớp cấu tạo bản thang

Chiều dày bậc thang qui đổi 3 được tính như sau:

i - độ dày lớp thứ i Kết quả tính toán được trình bày ở bảng 3.1

Bảng 3.1.Tổng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang

STT Các lớp cấu tạo  (mm)  (kG/m3) n gbt

Bảng 3.2 Tổng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ và chiếu tới

STT Các lớp cấu tạo  (kG/m3)  (mm) n gbt

tc

(kG/m2)

gbttt (kG/m2)

g

2.2 Tải Trọng Tạm Thời (hoạt tải)

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995

ptt = ptc n (kG/m2)

Trong đo:ù ptc- Tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995, đối với cầu

thang chung cư ptc = 300 kG/m2 n- Hệ số độ tin cậy:  n = 1,3  ptc  200 kG/m2

n = 1,2  ptc ≥ 200 kG/m2

Như vậy ptt = 300.1,2 =360 kG/m2

2.3 Tải Trọng Toàn Phần

Tải trọng toàn phần tác dụng lên bản thang

III TÍNH CỐT THÉP CẦU THANG

Việc đưa ra sơ đồ tính như thế nào là do mỗi người, và từ sơ đồ tính này ta phải cấu tạo chúng cho phù hợp với tính toán Việc quan niệm liên kết giữa bản thang với dầm hay bản thang với vách là khớp (cố định, di động) hay ngàm là một vấn đề phức tạp tùy thuộc vào người thiết kế Ở bài này, căn cứ vào độ cứng giữa bản thang với dầm (vách cứng) mà ta coi liên kết giữa chúng là gối cố định hay di động

+ Sử dụng kết cấu dạng bản chịu lực (không có limon) Khi tính toán cắt 1 dải bản rộng 1m để tính

3.1 Tính Toán Bố Trí Thép Cho Bản Thang

3.1.1 Sơ đồ tính bản thang

Hình 3.4.sơ đồ tính bản thang 2 vế

3.1.2 Sơ đồ tính bản thang trong phần mềm SAP2000

Trong cấu kiện cầu thang này em quan niệm là một đầu khớp một đầu ngàm, dưới đây là mô hình tải trọng và biểu đồ mômen và lực cắt trong phần mêm SAP2000

Hình 3.5.mô hình tải trọng trong SAP2000

Hình 3.6 mômen vế 1

Hình 3.7 lực cắt vế 1

Sơ đồ vế 2 trong mô hình SAP200.hình 3.8

Hình 3.8.mô hình tải trọng trong SAP2000

Thép dọc trong bản thang được tính theo cấu kiện chịu uốn như trong phần

bản sàn, cắt ra dải 1m để tính

CHƯƠNG 4:TÍNH HỒ NƯỚC MÁI

I CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI

Hồ nước được đặt tại vách cứng có kích thước mặt bằng L x B x H

6.4m x 7,5m x 1.5m

Kích thước hồ nước mái được thể hiện trên hình 4.1

Hình 4.1 Mặt bằng hồ nước mái

II TÍNH TOÁN CHO TỪNG CẤU KIỆN

2.1 Bản Nắp

2.1.1.chọn chiều dày bản nắp

Chiều dày bản nắp được chọn sơ bộ như sau: hbn = 1

s

D L m

Trong đó: D = 0,8 – hệ số phụ thuộc tải trọng

ms = 40 – 45 đối với sàn làm việc hai phương

l1 = độ dài cạnh ngắn của bản

Ta có: l1=3.2m; l2=3.75m l 2/l1 =1,17  2: thuộc bản kê bốn cạnh, bản làm việc hai phương

Chiều dày hb = L1

m D

Bảng 4.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản nắp

STT Các lớp cấu

tạo

 (kG/m3)



tc bng

(kG/m2)

tt bng

- Hoạt tải sửa chữa

Theo bảng 3 TCVN 2737:1995 hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn là:

ptc =75 kG/m2. ptt = 75.1,3 = 97,5 kG/m2

- Tổng tải tác dụng lên nắp bể

qtt = 301.9+ 751.3 = 399.4 kG/m2

2.1.2 Sơ đồ tính

Hình 4.2 Sơ đồ tính bản nắp

- Quan niệm theo trường hợp: chu vi nắp kê lên thành bể Sơ đồ tính toán kê 4 cạnh Tính theo sơ đồ đàn hồi thuộc ô số 9

- Ta có 2

1

3.61.183.05

L

L  P =qttL1L2 = 399.4  3.6  3.05=4385.4 kG

2.1.3 Xác định nội lực

Tra bảng các hệ số m11 ;m12 ; k11 ; k12

M1 = m11  P ; M2 = m12  P

MI = k11  P ; MII = k12  P Giả thiết : a = 1.5 cm ;  ho = h – a = 8 – 1.5 = 6.5 cm

Các công thức tính toán :

 o

Fa

b h Kết quả tính nội lực:

Bảng 4.2: Nội lực trong ô bản nắp

2.1.4 Kết quả tính thép

Bảng 4.3 Chọn thép cho ô bản nắp

Thép theo phương thứ 2 giống như phương 1

Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điều kiện sau:

R R

- Xung quanh lỗ thăm ta gia cường bằng số thép bị mất đi

Fa (700 1)

200

  x 0.283= 1.2735 cm2 Chọn 2Þ10 có Fa = 1.57 cm2

2.2 Tính dầm đở bản nắp

2.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm nắp