Thiết kế nhà ở biệt thự nhỏ

Giải pháp kết cấu 2.1.1.Đặc điểm thiết kế nhà Trong thiết kế nhà thì vấn đề lựa chọn giải pháp kết cấu rất quan trọng bởi việc lựa chọn các giải pháp kết cấu khác nhau có liên quan đến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Hà Nội, 2021

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là thành quả của năm năm học tập tại trường, là một trong những chỉ tiêu đánh giá thực lực học tập và nghiên cứu của sinh viên trong quá trình học tập

Qua đồ án này, em có dịp tập hợp và hệ thống lại những kiến thức đã học, đã tích lũy được và cũng mở ra được nhiều điều mới mẽ mà em chưa trải qua trong công tác thiết kế Tuy nhiên việc thiết kế kết cấu công trình, với những công trình cao tầng là công việc hết sức phức tạp, đòi hỏi người thiết

kế không những phải hiểu biết sâu sắc về kiến thức lý thuyết mà cần phải có vốn kinh nghiệm thực tế thật vững vàng mới có thể đảm đương được Vì thế trong buổi đầu tiên thiết kế công trình, với những hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế, việc gặp phải những sai sót là không tránh khỏi Kính mong quý Thầy, Cô phê bình và chỉ dạy thêm để giúp em ngày càng được hoàn thiện hơn và có thể xoá đi những lỗ hỏng kiến thức

Nhân đây em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm Nghiệp, khoa Cơ điện & Công trình và quý thầy cô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập ở trường

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã may mắn nhận được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy hướng dẫn Với tất cả tấm lòng biết ơn

sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thaày hướng dẫn chính: Th.s Phạm Quang Đạt và quý thầy cô bộ môn

Một lần nữa em xin chân thành cảm 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

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Sinh Viên Thực Hiện

Lê Duy

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

CHƯƠNG I KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Quy mô và đặc điểm công trình 2

1.3 Điều kiện kinh tế xã hội , khí hậu , thủy văn 2

1.3.1.Điều kiện kinh tế xã hội 2

1.3.2.Điều kiện khí hậu thủy văn 2

1.4 Giải pháp kiến trúc công trình 3

1.4.1 Giải pháp mặt đứng 3

1.4.2 Giải pháp thiết kế 3

1.4.3 Giải pháp mặt bằng và mặt đứng 6

1.4.4 Giải pháp bố trí quy hoạch vườn 6

1.4.5 Giải pháp thiết kế kiến trúc nội thất 6

1.4.6 Giải pháp mặt cắt 9

1.5 Hệ thống thông gió và chiếu sáng 9

1.5.1 Giải pháp thoát nước , cấp cứu hỏa , chiếu sáng , thông gió 9

1.5.2 Giải pháp cứu hỏa 11

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 12 2.1 Giải pháp kết cấu 12

2.1.1.Đặc điểm thiết kế nhà 12

2.1.2 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu 13

2.1.3 Lựa chọn giải pháp kết cấu 14

2.1.4 Phân tích lựa chọn vật liệu sử dụng 15

2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện 16

2.2.1.Tiết diện dầm 16

2.2.2 Lựa chọn chiều dày sàn 19

2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 21

2.4 CHẤT TẢI VÀO SƠ ĐỒ TÍNH 23

CHƯƠNG III THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN 26

3.THIẾT KẾ CỘT 26

3.2 THIẾT KẾ DẦM 35

3.3 THIẾT KẾ SÀN 41

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN NGẦM 45

4.1 Tài liệu cho việc thiết kế nền móng công trình 45

4.2 Tải trọng dùng thiết kế móng 45

4.3 Tài liệu địa chất 45

4.4 Tải trọng tác dụng 47

4.4.1 Địa chất 49

4.4.2 Chọn kích thước sơ bộ 49

4.4.4 Tính lún theo phương pháp tổng phân tố 54

CHƯƠNG V: KHÁI QUÁT CÔNG TRÌNH 60

5 Tình hình cung ứng vật tư 60

5.1 Thi công phần ngầm 60

5.1.1 Giới thiệu sơ bộ đặc điểm công trình 60

5.2 Giải pháp thi công phần kết cấu ngầm công trình 62

5.2.1 Lựa chọn giải pháp thi công móng băng 62

5.3 Lập biện pháp thi công đất 65

5.3.1 Thi công đào đất 65

5.4 Thi công ván khuôn, cột chống 66

5.5 Thi công công tác cốt thép 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột 17

Bảng 2.2 bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng 1 18

Bảng 2.3 bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng mái 18

Bảng 3.1: Mô hình tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật 28

Bảng 3.2 Nội lực (max) nguy hiểm cột C2 31

Bảng 5.1: Chỉ tiêu cơ lý của đất 45

DANH MỤC CÁC HÌNH Ảnh 1: Phối cảnh mặt đứng công trình 3

Ảnh 2 Cầu thang 5

Ảnh 3 Phòng Khách 6

Ảnh 4 Phòng bếp 7

Hình 3.1 Mô hình biểu diễn nội lực cột 27

Hình 3.3 Các dạng tiết diện dầm 35

Hinh3.4:Các loại cốt thép trong dầm 35

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản 43

CHƯƠNG I KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

TÊN CÔNG TRÌNH: NHÀ Ở BIỆT THỰ NHỎ

VỊ TRÍ XÂY DỰNG: THANH OAI – HÀ NỘI

GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

1.1 Tổng quan

Tại Việt Nam, nhà ở đang là một vấn đề nan giải , nguyên nhân chủ

yếu do tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh chóng và sự đô thị hóa diễn ra mạnh

mẽ Điển hình là hai thành phố lớn nhất Việt Nam là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh , tuy diện tích của 2 thành phố là khá lớn nhưng vấn đề nhà ở luôn luôn

là bài toán lan giải bởi vì lượng dân cư ở các tỉnh đổ về khá đông , nhu cầu nhà ở được tăng cao Với những gia đình khá giả có thu nhập cao có thể mua được nhà riêng , biệt thự ở nội đô , còn về những gia đình có thu nhập khá hoặc tung bình ,họ vẫn có thể mua hoặc thuê căn hộ tại trung tâm xây dựng một ngôi nhà vừa đẹp vừa tiện nghi không phải là mọt điều đơn giản Vì khi thiết kế biệt thự đẹp , có hàng triệu thứ mà bạn phải quan tâm Mặc dù bạn đã lập ra cho mình một ý tuoengr thiết kế hoàn hảo , song bạn có chắc rằng có thể tự mình thực hiện được nó Vậy tại sao bạn lại không nhờ đến một kiến trúc sư chuyên nghiệp , người có thể tư vấn và thiết kế cho bạn một mẫu nhà ưng ý nhất và luôn đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế sẽ mang lại cho bạn một ngôi nhà không chỉ dẹp , tiện ngi mà còn sang tọng và đẳng cấp nhất thể hiện được cá tính cảu chủ nhân

Hãy nhớ một điều rằng, nhà ở không phải hàng hóa mua rồi là có thể đổi lại được nếu có lỗi hoặc không thích bạn không thể hủy ngôi nhà của mình khi không hài lòng về nó Thiết kế mỹ thuật và công năng của ngôi nhà

là 2 việc khác nhau Có nhiều ngôi nhà to nhưng không đẹp , nhiêu ngôi nhà

đẹp nhwng không thoải mái ,tiện nghi Đơn giản chỉ vì đẹp là yêu tố thiên về

mỹ thuật còn tiện nghi hay thoải mái lại thiện về kỹ thuật hay công năng sử dụng nội thất trong nhà

Chính vì bạn thuộc về lĩnh vực hoàn toàn khác nên bạn sẽ không hiểu những điều cơ bản đó Vì thế bạn cần một kiến trúc sư chuyên nghiệp , người có thể làm tất cả mọi thứ cho bạn và bạn không cần phải lo lắng về những điểu trên nữa

1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Tên công trình nhà ở biệt thự đơn lập

Chủ đầu tư công trình: Nguyễn Văn Tùng Cao viên – Thanh Oai –

Hà Nội

Đặc điểm của khu vực xây dựng công trình: địa điểm xây dựng công trình nằm ở Cao Viên – Thanh Oai – Hà Nội Khu đất cách mặt đường 30m , địa chất tốt , nền đất cứng thuận tiện cho xây dựng công trình

Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc công trình: nguyên lí thiết kế kiến trúc nhà ở Ths Kst Trần Đình Hiếu

-Công trình nằm trên trục đường giao thông chính lên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp nước trong khu vực đã hoaanf thiện đáp ứng tôt các yêu cầu cho công tác xây dựng

1.3 Điều kiện kinh tế xã hội , khí hậu , thủy văn

1.3.1.Điều kiện kinh tế xã hội

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 và bố trí tổng mặt bằng

1.3.2.Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở TP.HÀ NỘI, nhiệt độ bình quân trong năm là 26 độ

, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 12độ Thời tiết chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa (từ tháng 4 – tháng 11)

, mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau) Độ ẩm trung bình 75% - 80% Hai hướng gió chủ yếu là gió Đông Nam và gió Đông Bắc, tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11, tốc độ gió lớn nhất là 28m/s Địa chất công trình thuộc loại đất trung bình

1.4 Giải pháp kiến trúc công trình

1.4.1 Giải pháp mặt đứng

Anh Nguyễn Văn Tùng – năm sinh dương lịch: 1983

Năm sinh âm lịch: Qúy Hợi

Quẻ mệnh: cấn (thổ) thuộc tây tứ mệnh

Ngũ hành: Nước giữa biển

Nhà hướng Đông Bắc – Phục Vị: được sự giúp đỡ

-Quy mô công trình: Biệt thự nhỏ

Giải pháp kiến trúc công trình

1.4.2 Giải pháp thiết kế

+ Chiều cao tầng :khu đất hướng ra mặt đường nên giải pháp chiều cao tầng 1 là 3,6m , tầng 2 chiều cao là 3,3m và tầng tum là 2,5m

Ảnh 1: Phối cảnh mặt đứng công trình

+ Phòng khách: theo kiến trúc phương đông ta chọn phòng khách là trung

tâm của căn nhà tạo sự gần gũi thân thương chan hòa giữa mọi người trong gia

đình, phòng khách còn là nơi tiếp khách sinh hoạt xã hội nên cần có 1 không gian rộng lớn, và giải pháp thiết kế co phòng khách là rộng 40m2 tiếp giáp với khu vườn tạo được sự thông thoáng và tăng giá trị cho phòng khách

+ Phòng thờ: trước khi thiết kế em đã tìm hiểu kĩ và nói chuyện với a Tùng, anh là con trưởng nên đối với a gia phả thờ kính tổ tiên là rất quan trọng lên anh muốn đặt bàn thờ tổ tiên ở phọng rộng rãi Với yêu cầu đó giải pháp cho phòng thờ là rộng 25m2 nằm ở tầng 2

+ Phòng bếp: là nơi chuẩn bị bữa ăn cho gia đình vị trí bếp phải thuận tiện cho việc đi lại , và phải liên hệ mật thiết với phòng khách , diện tích bếp phải đảm bảo không gian cho người nội trợ , cho các trang thiết bị bếp và phải

đủ chỗ ăn uống cho toàn gia đình Gia đình a Tùng có 2 vợ chồng và 2 đứa con và 2 ông bà nội Nên giải pháp phù hợp với những yêu cầu trên là phòng bếp sẽ nằm cạnh phòng khách và có diện tích là 30m2

+ Phòng ngủ: gia đình có 6 người lên bố trí ít nhất 3 phòng ngủ , gồm phòng ngủ ông bà , phòng ngủ vợ chồng , phòng ngủ 2 con phòng ngủ đảm bảo sự yên tĩnh, sinh thoáng gần phòng sinh hoạt chung hạn chế giao thông đi qua, giường đôi, nên giải pháp thiết kế 1 phòng ngủ dưới tầng 1 và 2 phòng ngủ trên tầng 2 mỗi phòng rộng 20m2 , phòng ngủ dưới tầng 1 là của ông bà nội , hai phòng trên tầng là của vợ chồng anh Tùng và 2 đứa con phù hợp với yêu cầu về không gian diện tích và ánh sáng

+ Phòng wc: trong gia đình khối vệ sinh nhằm đảm bảo các hoạt động

vệ sinh như tắm gội giặt, tiểu tiện … Và đặc biệt phòng ngủ phải gần wc, với diện tích 4,6m2 cho cả tắm và giặt và đại tiện với đầy đủ các trang thiết bị

+ Sảnh hiên bố trí giữa căn nhà tạo sự cân bằng của căn nhà

+ Do yêu cầu gắn kết với thiên nhiên tạo cảm giác gần gũi hơn sau 1 ngày làm việc và học tập trên tầng 2 phương án thiết kế 1 sân chơi rộng 16m2 gồm bàn trà, tiểu cảnh có mái che thuận tiện cho việc thư giãn , hòa mình vào thiên nhiên mà không sợ bụi bẩn, tiếng ồn

+ Cầu thang: cầu thang là nơi lưu thông giữa các tầng có vị trí quan trọng, từ thẩm mĩ đến công năng, phương án thiết kế cầu thang ở giữa phòng bếp và wc1 với 21 bậc thang rộng 1,2m bề rộng 0.25m cao 0.17m có nhiều nguyên tắc để tính số lượng bậc cầu thang hợp phong thủy tuy nhiên đối với

người Việt Nam thì khi xây nhà ông bà ta thường lấy quy tắc luật của đời người ( Sinh – Lão – Bệnh - Tử ) để làm nguyên tắc đóng cầu thang

Sinh: là khởi phát cho sự sống mới, mang ý nghĩa dồi dào năng lượng sinh lực

Lão: đây là một thời kì mà ai cũng phải trải qua, đó là tuổi già Lão mang ý nghĩa héo úa, năng lượng bắt đầu cạn kiệt dần

Bệnh: sau khi già ốm là giai đoạn bệnh tật, bệnh là một biểu tượng cho những thứ không may mắn

Tử: đây là thời điểm àm chấm dứt một vòng đời , có nghĩa là sự chết chóc, 2 tầng có nghĩa là phải đóng 1 bộ cầu thang và muốn bậc cầu thang cuối cùng rơi vào cung sinh thì có thể tính như sau

Khoảng cách từ điểm đầu cho đến điểm cuối là 5 chu kỳ (Sinh – Lão – Bệnh – Tử ) thì có thể áp dụng công thức sau đây để tính số bậc :

Số bậc = 4*5+1 = 21 bậc

Như vậy chắc chắn bậc cuối cùng thứ 21 này nhất định sẽ rơi vào cung Sinh

Ảnh 2 Cầu thang

1.4.3 Giải pháp mặt bằng và mặt đứng

+Giải pháp mặt đứng: nhằm tạo sự hài hòa giữa công trình và thiên

nhiên một số giải pháp đã được áp dụng vào ngôi nhà như tạo nhiều mái dốc độc đáo cho mái hiên và mái nhà tạo thêm ban công cửa sổ kính, bồn hoa xung quanh nhà với những hàng cỏ tạo cảm giác như lạc vào 1 thiên nhiên mỗi khi nhìn ra ngoài Đấy là 1 giải pháp hữu hiệu

+ Giải pháp mặt bằng: do khu đất nằm cạnh mặt đường nên giải pháp cho nhà chính là nằm lùi sâu vào bên trong để tránh bụi, tránh ồn, tạo sự kín đáo

1.4.4 Giải pháp bố trí quy hoạch vườn

+ Sân: phía trước nhà là sân và lối đi chính giữa, khoảng cách từ sảnh hiên tới mặt đường là 20m

+ Cây, cỏ, hoa: phía không gian trước nhà là phương án bố trí bụi cây thấp, bồn hoa màu sắc những cây cảnh có tán thưa làm không gian thoáng mát, không che hắn nhiều mặt đứng và đường phố

1.4.5 Giải pháp thiết kế kiến trúc nội thất

+ Giải pháp cho từng phòng theo diện tích và công năng sử dụng phù

hợp với không gian và hướng nắng, hướng gió theo tiêu chuẩn

+ Phòng khách: phòng khách được bố trí 1 bộ đồng kị kết hợp bàn, có giá sách, kệ tivi treo

Ảnh 3 Phòng Khách

+ Phòng ăn: phòng ăn thiết kế theo tông màu trắng hiện đại, tủ dưới cao 830cm bao gồm mặt đá , sâu 600cm được bố trí trên bề mặt là 1 bồn rửa bát và 1 bếp từ và được chia thành các ngăn để đựng gạo, lò vi sóng , bếp nướng , tủ trên cách tủ dưới 600cm được chia làm các ngăn để đồ khô và giá bát

Ảnh 4 Phòng bếp

+ Phòng ngủ: phòng ngủ tông màu gỗ kết hợp trắng tạo cảm giác nhẹ nhàng ấm cúng Giường được làm bằng gỗ sồi phủ sơn trắng

Ảnh 5: phòng ngủ

+Phòng thờ: phòng thờ tông chủ đạo là màu gỗ tạo cảm giác khang nghiêm

Ảnh 6: Phòng thờ

+ Nhà vệ sinh: nhà vệ sinh gồm bồn tắm , lavabo , vòi sen

Ảnh 7 Nhà vệ sinh

1.4.6 Giải pháp mặt cắt

Công trình được thiết kế với chiều cao tầng như sau: tầng 1 cao

3,6m, tầng 2 cao 3,3m, chiều cao các tầng là phù hợp và thuận tiện cho không gian sử dụng của từng tầng Cốt sàn tầng (cố ± 0,000)

Tường bao quanh chu vi sàn là tường xây 220, phần lớn diện tích tường ngoài Do yêu cầu về mặt thẩm mỹ nên trần các phòng đều có cấu tạo trần thạch cao

1.5 Hệ thống thông gió và chiếu sáng

1.5.1 Giải pháp thoát nước , cấp cứu hỏa , chiếu sáng , thông gió

+ Thông gió: là một trong những yêu cầu quan trọng trong thiết kế kiến trúc

nhằm đảm bảo vệ sinh, sức khỏe cho con người khi làm việc Về nội bộ công trình, các phòng đều có cửa sổ thông gió trực tiếp Trong phòng đều bố trí các quạt hoặc các điều hòa để thông gió nhân tạo về mùa hè

+ Chiếu sáng: kết hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo

Về chiếu sáng tự nhiên: các phòng đều được lấy ánh sáng tự nhiên từ cửa sổ, cửa mở ra ban công, cửa kính

Về chiếu sáng nhân tạo: được tạo ra từ hệ thống bóng điện lắp trong các phòng và tại hành lang, cầu thang bộ

Lưới cung cấp và phân phối điện: cung cấp điện động lực và chiếu sáng cho công trình được lấy từ điện hạ thế của trạm biến áp Dây dẫn điện từ

tủ điện hạ thế đến các bảng phân phối điện ở các tầng dùng lõi đồng cách điện PVC đi trong hộp kỹ thuật Dây dẫn điện đi sau bảng phân phối ở các tầng dùng dây lõi đồng luồn trong ống nhựa mềm chôn trong tường, trần hoặc sàn, dây dẫn ra đèn phải đảm bảo tiếp diện tối thiểu 1,5mm²

Hệ thống chiếu sáng dùng đèn huỳnh quang và đèn led để chiếu sáng tùy theo chức năng của từng phòng, tầng, khu vực

Trong các phòng bố trí các ổ cắm để phục vụ cho chiếu sáng cục bộ

và các mục đích khác

Hệ thống chiếu sáng được bảo vệ bằng aptomat lắp trong các bảng phân phối điện Điều khiển bằng các công tắc lắp trên tường cạnh cửa hoặc các vị trí thuận tiện nhất

Chống sét cho công trình bằng hệ thống các kim thu sét bằng thép dài 600mm lắp trên các kết cấu nhô cao và đỉnh của mái nhà Các kim thu sét được nối với nhau và nối đất bằng các thép Ф10 Cọc nối đất dùng thép góc 65x65x6 dài 2,5m Dây nối đất dùng kẹp dẹt 40x4 điện trở của hệ thống nối đất đảm bảo nhỏ hơn 10Ω

Cấp nước: nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố thông qua đường ống dẫn xuống các bề chứa trên mái Sử dụng hệ thống cấp nước thiết kế theo mạch vòng cho toàn ngôi nhà sửa dụng máy bơm , bơm trực tiếp từ hệ thống cấp nước thành phố lên bể nước trên mái sau đó phân phối cho các căn hộ nhờ hệ thống đường ống

Thoát nước: bảo gồm thoát nước mưa và thoát nước thải sinh hoạt

Nước thải ở khu vệ sinh được thoát theo 2 hệ thống riêng biệt: hệ thông thoát nước bẩn và hệ thống thoát phân

Thoát nước mưa được thực hiện nhờ hệ thống sênô Ф60 dẫn nước từ ban công và mái theo các đường ống nhựa nằm ở góc cột chảy xuống hệ thống thoát nước toàn nhà rồi chảy ra hệ thống thoát nước của thành phố

1.5.2 Giải pháp cứu hỏa

Để phòng chống hỏa hoạn cho công trình trên các tầng đều bố trí các bình cứu hỏa cầm tay, họng cứu hỏa lấy nước trực tiếp từ bể nước mái nhằm nhanh chóng dập tắt đám cháy khi mới bắt đầu

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1 Giải pháp kết cấu

2.1.1.Đặc điểm thiết kế nhà

Trong thiết kế nhà thì vấn đề lựa chọn giải pháp kết cấu rất quan trọng bởi việc lựa chọn các giải pháp kết cấu khác nhau có liên quan đến các vấn đề khác như bố trí mặt bằng và giá thành công trình

*Tải trọng đứng:

Tải trọng thẳng đứng được truyền xuống đất qua hệ thống các cấu kiện thẳng đứng hoặc cá cấu kiện nghiêng được liên kết lại Các cấu kiện thẳng đứng này có thể là các khung tạo bởi hệ cột và dầm hoặc là những tường cứng

có dạng đặc hoặc dạng mạng lưới

*Tải trọng ngang:

Một nhân tố chủ yếu trong thiết kế nhà là trọng tải trọng ngang vì tải trọng ngang vì tải ngang gây ra nội lực và chuyển vị rất lớn.Theo sự tăng lên của chiều cao, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh gây ra một số hậu quả bất lợi như:làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ có thể dẫn đến giảm chất lượng công trình.Mặt khác chuyển vị lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho con người khi làm việc và sinh sống trong đó

*Hạn chế chuyển vị ngang:

Các kết cấu chịu lực của ngôi nhà phải chịu được các tải trọng ngang ví

dụ như gió, động đất Do đó cần phải bố trí hệ thống giằng ngang đặc biệt theo phương dọc và phương ngang của ngôi nhà Hệ thống sàn dưới dạng dầm cao sẽ truyền tải trọng ngang cho các kết cấu thắng đứng và các lực này sẽ truyền xuống móng.Việc lựa chọn đúng đắn các kết cấu sàn có ý nghĩa rất lớn,vì rằng các kết cấu này quyết định sơ đồ truyền tải trọng gió,tải trọng thẳng đứng và chúng ảnh hưởng đến việc chọn hệ chịu lực cho công trình *Giảm trọng lượng của bản thân:

Việc giảm trọng lượng bản thân có ý nghĩa quan trọng do giảm trọng lượng bản thân sẽ làm giảm áp lực tác dụng xuống nên đất đồng thời do trọng lượng giảm nên tác động của gió động và tác động của động đất cũng giảm đem đến hiệu quả là hệ kết cấu được nhỏ gọn hơn, tiết kiệm vật liệu, tăng hiệu quả kiến trúc

2.1.2 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu

2.1.2.1.Lựa chọn phương án kết cấu chung

*Hệ khung chịu lực

Hệ này được tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liên kết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút Các khung phẳng liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệ tường chịu lực.Nhược điểm chính của hệ kết cấu này là kích thước cấu kiện lớn (do phải chịu phần lớn tải ngang),độ cứng ngang bé nên chuyển vị ngang lớn, đồng thời chưa tận dụng được khả năng chịu tải ngang của lõi cứng

*Hệ Lõi chịu lực

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực có khả năng chịu lực ngang khá tốt và tận dụng được giải pháp vách cầu thang và vách bê tông cốt thép.Tuy nhiên để hệ kết cấu thực sự tận dụng hết tính ưu việt thì hệ sàn của công trình phải rất dày và phải có biện pháp thi công đảm bảo chất lượng vị trí giao nhau giữa sàn và vách

*Hệ hộp chịu lực

Hệ này truyền tải theo nguyên tắc các bản sàn được gối vào kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong, giải pháp này thích hợp cho các công trình cao cực lớn (thường trên 80 tầng)

2.1.3 Lựa chọn giải pháp kết cấu

a.Hệ khung chịu lực

với loại kết cấu này, hệ thống chịu lực chính của công trình được tạo thành từ các thanh đứng ( cột) và các thanh ngang (dầm),hệ khung phẳng được 2 liên kết với nhau bằng các dầm ngang tạo thành khối khung không gian có mặt bằng chữ nhật,lõi thang máy được xây gạch

Ưu điểm: Tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng,mặt khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản.Và chiều cao tầng không lớn nên bỏ qua tải trọng gió,động đất

2.1.3.1 Các tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế kết cấu công trình

2.3.1.1 Vật liệu sử dụng trong thiết kế kết cấu chính công trình

+Bê tông sử dụng có cấp bền B25, dùng bê tông thương phẩm tại các trạm trộn đưa đến Để rút ngắn tiến độ,bê tông có sử dụng phụ gia và được tính toán cấp phối bảo đảm bê tông đạt cường độ theo yêu cầu

+Gạch xây tường ngăng giữa các căn bộ và giữa các phòng dùng gạch rỗng có trọng lượng nhẹ,để làm giảm trọng lượng của +Dùng các loại sỏi đá , cát phù hợp với cấp phối, đảm bảo mác của vữa và khối xây theo đúng yêu cầu thiết kế

+Tôn: Dùng để che các mái tum phía trên công trình ,tạo vẻ đẹp kiến trúc,sử dụng tôn lạnh màu để giảm khả năng hấp thụ nhiệt cho công trình

Vật liệu dùng để trang trí kiến trúc,nội thất:

+Cửa kính:sử dụng cửa kính có trọng lượng nhẹ, nhưng đảm bảo được cường độ Chịu được các va đập mạnh do gió, bão và có khả năng cách

âm cách nhiệt tốt

+Các loại gạch men dùng để ốp,lát:chống được trầy xước,có hoa văn nội tiết phù hợp với loại sơn dùng để sơn tường,tạo vẻ đẹp thẩm mỹ cho không gian bên trong phòng

+Gỗ dùng làm cửa và nội thất bên trong phòng:sử dụng các loại gỗ đặc chắc, không bị mối mọt,có thời gian sử dụng trên 30 năm

+Gỗ An Cường,gỗ tự nhiên dùng trong nội thất

2.1.3.2.Lựa chọn phương án kết cấu sàn

2.1.3.3.Chọn giải pháp kết cấu sàn

- Đối với công trình này ta thấy chiều cao tầng là 3,6m , công trình với công năng chính là nhà ở,các phòng ta chọn phương án:sàn sườn toàn khối

2.1.3.4.Chọn giải pháp kết cấu móng

Do công trình nhà cao tầng có nội lực tại chân cột lớn ta chọn: phương

án móng băng

2.1.4 Phân tích lựa chọn vật liệu sử dụng

Chọn vật liệu bê tông cốt thép cho công trình

-Thép cấu tạo AI: Rs=Rs’=225 Mpa=2250 daN/cm2

- Thép chịu lực AII : Rs = Rs’= 280 Mpa = 2800 daN/cm²

- Thép chịu lực AIII : Rs = Rs’ = 360Mpa = 3600 daN/cm²

2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện

2.2.1.Tiết diện dầm

2.2.1.1 Các dầm chính

Chiều cao tiết diện dầm chọn sơ bộ theo nhịp : 2.4.1 lựa chọn kích thước tiết diện cột

2.2.2 Xác định tiết diện cột

Kích thước tiết diện cột được chọn theo công thức sau :

=( 1,2 ÷ 1,5 ) x

Trong đó : N – lực dọc sơ bộ xác định theo công thức :

N = F × q × n

F – diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

q – tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn ( tải trọng

thường xuyên và tải trọng tạm thời ) ,theo kinh nghiệm q = ( 1 ÷ 1,5 ) T/m²

n – số sàn phía trên tiết diện đang xét ( kể cả mái ) – cường độ tính toán về nén của bê tông K = ( 1,2 ÷ 1,5 ) – hệ số xét đến ảnh hưởng khác như momen uốn , hàm lượng cốt thép , độ mảnh của cột Cột khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn : = ≤ [ ] = 31

=

[ ] = 120

Bảng 2.1 Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột

=b.h

Kiểm tra b(cm) h(cm)

2.2.1.2.Lựa chọn tiết diện dầm

Chiều cao tiết diện dầm chọn sơ bộ theo nhịp

= ( 2-2)

Trong đó : – nhịp của dầm đang sét

– hệ số kể đến vai trò của dầm (với dầm phụ :

; với dầm chính : ; với đoạn dầm consol :

Bề rộng tiết diện dầm chọn khoảng ( 0,3

Bảng 2.2 bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng 1

Bảng 2.3 bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng mái

10 DM8 11.5 20 40

2.2.2 Lựa chọn chiều dày sàn

Lựa chọn chiều dày sàn

Công thức xác định chiều dày bản sàn như sau :

= ( 2-1)

Trong đó : D- hệ số phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng theo phương đứng tác dụng lên sàn , D=0,8

l – nhịp tính toán theo phương chịu lực của bản sàn

m – hệ số phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn , m = 35 cho sàn làm việc theo 2 phương và m = 30 cho sàn làm việc theo 1 phương

xét các ô sàn : dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng

kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại

+ loại 1 : các ô sàn có tỉ số ô các cạnh ô sàn làm việc theo 2 phương ( thuộc loại bản kê 4 cạnh )

2.2.2.1 chọn chiều dày sàn

Trong đó : + loại 2 các ô sàn có tỉ số các cạnh ô sàn làm việc theo 1 phương ( thuộc loại bản dầm )

Bề dày các ô sàn được tính toán ở bảng sau

Vậy chọn =0,15m =150mm cho ô sàn phòng làm việc và

=0,125=125mm cho ô vệ sinh ban công với tầng điển hình

2.3.3.Chọn tiết diện lõi , vách

Theo TCVN 198 – 1997 quy định

Độ dày của thành vách chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ

hơn 1/20 chiều cao tầng : ( 150mm ; 165mm )

Vậy chọn sơ bộ độ dày của vách lõi là 220mm

-lập mặt bằng kết cấu tầng tum ( mái )

Chi tiết mặt bằng kết cấu trong bản vẽ KC – 02

2.2.5 Lựa chọn và lập sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực

2.2.5.1 chọn sơ đồ tính

Từ mặt bằng nhà ta thấy tỉ lệ L/B của phần cao tầng bằng 1, mặt

khác kiến trúc nhà gần như hình vuông , hệ lõi cứng được bố trí ở giữa , xung

quanh là các vách cứng đối xứng nhau

Do công trình có mặt bằng nhà vuông , nên chịu lực theo 2 phương

gần giống nhau sơ đồ tính hợp lí là tính theo hệ không gian gồm hệ khung –

- động lực học và ổn định công trình

- tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCVN 5574-

2012

-giáo trình “ kết cấu BTCT phần cấu kiện cơ bản "

" kết cấu BTCT phần kết cấu nhà cửa "

-phần mềm tính toán kết cấu ETAB phiên bản 9.7.4

2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

2.3.1 cơ sở xác định các tải trọng tác dụng

Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cư tiêu chuẩn

về tải trọng và tác động 2737-1995

-Tĩnh tải : giải pháp kiến trúc đã lập , cấu tạo các lớp vậy liệu

- Hoạt tải sửa dụng dựa vào tiêu chuẩn

- Hoạt tải gió

2.3.2.Tĩnh tải

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu như cột , dầm sàn

và tải trọng do tường , vách kính đặt trên công trình khi xác định tĩnh tải , ta xác định trọng lượng đơn vị để từ đó làm cở sở phân tải sàn về các dầm theo diện phân tải và độ cứng tải trọng bản thân các vách phân tử vách , cột và dầm sẽ được phần mềm tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân vì vậy ta không tính đến trọng lượng bản thân các kết cấu chịu lực ( cột , dầm , sàn , vách)

2.3.2.1 Tĩnh tải hoàn thiện

Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau : � = n ( 2-10 )

Trong đó :

– tải trọng tiêu chuẩn : ( kg/m² )

(

( kg/m² )

n – hệ số tin cậy

2.3.2.2 Tĩnh tải tường xây , vách ngăn

Tường ngăn giữa các phòng trong một căn hộ dày 110mm, tường

bao chu vi nhà và tường ngăn giữa các căn hộ dày 220mm

– chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Tĩnh tải được tính toán và trình bày trong bảng phụ lục 1-5

Nội dung tính toán tải trọng gió gồm :

Tính toán phần động va tĩnh của tải trọng gió tác động lên mỗi khối cao tầng

Phần tĩnh luôn kể đến với mọi công trình nhà cao tầng

Phần động được kể đến với nhà cao tầng cao trên 40m

-kích thước công trình

+ chiều dài mặt đón gió : 15m

+ chiều dài mặt đón gió : 15m

+ chiều cao công trình tính từ cốt tự nhiên : 9.7m

2.3.4.1 Thành phần gió tĩnh

Khi đó thành phần tĩnh của áp lực gió tác dụng lên công trình trên

một dơn vị diện tích hình chiêu của công trình lên mặt phẳng vuông góc với hướng gió là :

Các bảng tính toán gió tĩnh được trình bày trong phụ lục

2.4 CHẤT TẢI VÀO SƠ ĐỒ TÍNH

2.4.1 sơ đồ tính

Sơ đồ tính là hệ khung không gian gồm hệ khung – sàn – vách cứng

2.4.2 chất tải vào sơ đồ tính

Sơ đồ làm việc gồm các phần tử FRAME ( thuộc cột và dầm ) , các

phần tử SHELL ( thuộc sàn , vách cứng , lõi )

+ tĩnh tải : phần bê tông cốt thép của khung , sàn, vách ta chỉ cần khai báo kích thước , các thông số về vật liệu như , E …

+ hoạt tải sàn , mái ta cũng khai báo dưới dạng lực phân bố đều trên SHELL các ô sàn nhiều hơn 1 trường hợp hoạt tải ta lấy giá trị hoạt tải trung bình

+ tải trọng ngang do gió : chất thành lực phân bố đều trên mức sàn tương ứng

2.4.3 kết quả tính và tổ hợp tải trọng

2.4.3.1 nội lực

Nhiệm vụ được giao là tính toán côt thép khung trục B kết quả

tính nội lực phân tử khung trục B của các trường hợp tải trọng Tĩnh Tải , hoạt tải , gió trái X , gió phải XX , gió trái Y , gió phải YY được lấy từ kết quả nội lực etabs

2.4.3.2 tổ hợp tải trọng

Các tổ hợp tải trọng được tính toán theo TCVN 5574 – 2012 , cụ thể

như sau

-tổ hợp 1 : tĩnh tải + hoạt tải

- tổ hợp 2 : tĩnh tải + 0,9 x hoạt tải + 0,9 x Gió X

- tổ hợp 3 : tĩnh tải + 0,9 x hoạt tải + 0,9 x Gió XX

- tổ hợp 4 : tĩnh tải + 0,9 x hoạt tải + 0,9 x Gió Y

- tổ hợp 5 : tĩnh tải + 0,9 x hoạt tải + 0,9 x Gió YY

- tổ hợp 6 : tổ hợp bao ( tổ hợp 1

Trong đó : gió XX là gió trực đối với gió X, tương tự như vậy với gió

Y và gió YY

2.4.3.3.Tổ hợp nội lực

Tổ hợp nội lực là một phép cộng có lựa chọn nhằm tìm ra những giá

trị nội lực bất lợi nhất để tính toán cốt thép hoặc để kiểm tra khả năng chịu lực Việc tổ hợp nội lực ( hoặc tổ hợp tải trọng ) được tiến hành theo các tiêu chuẩn thiết kế

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737 – 1995 về tải trọng và tác động quy định hai tổ hợp cơ bản

-tổ hợp cơ bản 1 : gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do một trường hợp cảu hoạt tải ( có lựa chọn )

-tổ hợp cơ bản 2 : gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do ít nhất 2 hoạt tải ( có trường hợp bất lợi nhất ) trong đó nội lực của hoạt tải được nhân với hệ

số tổ hợp 0,9

Trong mỗi tổ hợp , tùy theo trạng thái giới hạn được dùng để tính toán

ma còn dùng hệ số tin cậy ( hệ số vượt tải ) của tải trọng ( tải trọng tính toán bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số độ tin cậy )

Tổ hợp nội lực do cột khung không gian cần xét các trường hợp sau : +

+

+

Cột khung không gian được bố trí cốt thép đối xứng do đó các giá trị

CHƯƠNG III THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN

3.THIẾT KẾ CỘT

3.1 Lý thuyết tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên

Công trình có mặt bằng kết cấu gần như đối xứng , các cột chịu

momen theo cả 2 phương Mx,My đều lớn Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên nếu tính riêng như cột chịu hai trường hợp tải trọng riêng là Mx,N và My,N rồi đem cộng kết quả thép tính được là không an toàn cho cả vùng chịu kéo và chịu nén khi chịu nén lệch tâm xiên , cánh tay đòn ngẫu lực thường

bé hơn so với cánh tay đòn khi cột chịu nén uốn phẳng Mặt khác nếu cộng cốt thép như vậy thì vùng góc phần tư chéo của cột sẽ tính chịu 2 lần lực dọc

N

Hiện nay tính cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn BS 8110-85 của Anh đã được GS.TS Nguyễn Đình Cống chỉnh sửa phù hợp tới TCVN-tài liệu tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép – 2006 cơ sở tính toán như sau:

- Hàm lượng cốt thép đảm bảo μ= 0,4% < μ < = 6%

Hình 3.1 Mô hình biểu diễn nội lực cột

Xuất kết quả chạy nội lực ETABS dưới dạng bảng của EXCEL lập bảng tổ hợp nội lực của cột khung KB tsij 2 mặt cắt nguy hiểm nhất

- Tiết diện cột là hình vuông , cốt thép bố trí đối xứng và bố trí đều theo chu vi nên các cặp nội lực được chọn để tính toán sẽ là :

+ có N lớn nhất và Mx , My tương ứng + có Mx lớn nhất và N,My tương ứng + có My lớn nhất và N , Mx

+ có Mx và My đều lớn + có độ lệch tâm = hoặc = lớn

3.1.2 Nguyên tắc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên

Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch

tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép

Xét tiết diện có cạnh Cx , Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là

0,5 ≤ ≤ 2

Tiết diện chịu lực nén N, momen uốn Mx, My độ lệch tâm ngẫu nhiên , Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương, tính được hệ số , Momen đã gia tăng , :

Mx; My;

Tùy theo tương quan giữa giá trị , với kích thước các cạnh mà đưa về một trong 2 mô hình tính toán (theo phương x hoặc theo phương y) Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau:

Bảng 3.1: Mô hình tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

h = ; b = = ; = =

Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính = h – a; Z = h – 2a, các số hiệu ,

, như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

M = + (3-7)

Độ lệch tâm = , với kết cấu siêu tĩnh = max ( )

Tính toán độ mảnh theo hai phương: = ; =

x = [

với = Diện tích toàn bộ cốt thép tính theo công thức:

3.1.4 Tính toán chi tiết thép cột C2 khung trục B

3.1.4.1 Sơ bộ tính

Do tính chất đối xứng nhau nên ta chỉ tính cho cột C2

Để tiện cho việc thi công và thiết kế, ta tính toán cho cột tầng 1, tầng 2 thép

bố trí giống lƣợng thép tính đƣợc bdo nội lực nguy hiểm nhất trong tầng 1

Nội lực đƣợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực của cột đƣợc ghi ở bảng sau:

Bảng 3.2 Nội lực (max) nguy hiểm cột C2

= 500 Mpa; = 280 Mpa => =

(

= 0,595

Khung nhà nhiều tầng có từ 2 nhịp trở lên, có liên kết cứng giữa dầm

= max(

) = 5,7mm

 Tính toán cốt thép C2 và đối xứng ở vị trí có N = 116,2; = 75,7; = 90,7

h = = 220mm; b = = 220mm; = = 90,7 kN; = = 75,7 kN

= max ( ) = 963,68mm

e = + 0,5h – a = 0, 963+0,5 x 0,22 – 0,04 = 1,033m

Có = 0,03m < = 0,107 và = =

= 4,38 nên xảy ra nén lệch tâm lớn Diện tích toàn bộ cốt thép dọc:

 Tính toán cốt thép C2 và đối xứng tại vị trí có N = 21,7; = 25,6; = 22

Phương y: = =

= 1,01 x (m) = 1,01 mm =

= = 22 x 1 = kNm Phương x: = =

= 1,17 x (m) = 1,17mm =

M = + = 25,6 + 0,4 x 22 x

= 25,68kNm = =

Bố trí cốt thép đai cấu kiện cột

Theo TCXD 198-1997, cột đai trong cột được chọn đường kính và bố trí theo yêu cầu cấu tạo như sau;

Đường kính cốt đai : >1/4 của cốt dọc đai 5mm Đường kính cốt dọc lớn nhất là: = 25mm

Đường kính cốt đai lấy như sau :

Bố trí khoảng cách cốt đai (u) còn lại như sau:

a ( 500mm) = min(375; 500) = 375(mm);

Chọn a = 200(mm)

Chọn cột đai

3.2 THIẾT KẾ DẦM

3.2.1.Cơ sở lý thuyết cấu tạo và tính toán dầm bê tông cốt thép

3.2.1.1.Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép

Dầm là cấu kiện mà chiều cao và chiều rộng của tiết diện ngang khá nhỏ so với chiều dài của nó Tiết diện ngang của dầm có thể có thể là chữ nhật, chữ T, chữ I , hình thang, hình hộp ,vv…Thường gặp nhất là tiết diện

chữ nhật và chữ T

Hình 3.3 Các dạng tiết diện dầm

Cốt thép trong dầm gồm có cột dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai và

cốt xiên (hình 3.4)

Hinh3.4:Các loại cốt thép trong dầm

a) Cốt đai hai nhánh; b) Cột đai một nhánh; c) Cột đai bốn

nhánh;

1-Cột dọc chịu lực; 2-Cột cấu tạo; 3-Cột xiên ; 4-Cột đai