Thiết kế chung cư 9 tầng futureshine tại khu đô thị mới tuệ tĩnh thành phố hải dương

Công trình sử dụng hệ khung bê tông cốt thép toàn khối, có hệ lưới cột khung dầm sàn, kết cấu tường kính bao che nhẹ.. Hệ thống chiếu sáng tự nhiên Yêu cầu chung khi sử dụng ánh sáng tự

LỜI CẢM ƠN

Thực hiện kế hoạch đào tạo của trường Đại học Lâm nghiệp và nhằm đánh giá kết quả học tập của sinh viên qua bốn năm đại học cũng như bước đầu tiên làm quen với nghiên cứu khoa học , đồng thời tạo cơ hội cho mỗi sinh viên có điều kiện vận dụng những kiến thức đã được trang bị trong quá trình học tập một cách linh hoạt và sáng tạo vào thực tế Được sự đồng ý của Khoa cơ điện và công trình, trường Đại học Lâm nghiệp, em tiến hành thực

hiện đề tài khóa luận: “thiết kế công trình chung cư 9 tầng FutureShine tại

Khu đô thị mới Tuệ Tĩnh của Công ty TNHH một thành viên Trường Sinh – Hải Dương”

Trong suốt thời gian thực hiện khóa luận, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo – Thạc sỹ Hoàng Gia Dương , cùng sự giúp đỡ của các thầy cô giáo Khoa cơ điện và công trình cũng như toàn thể các anh chị trong Công ty TNHH MTV Trường Sinh

Nhân dịp này cho phép em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo – Thạc

sỹ Hoàng Gia Dương, người đã hướng dẫn em tận tình, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận Qua đây cũng xin cám ơn các thầy cô giáo trong Khoa cơ điện và công trình, trường Đại học Lâm nghiệp cùng với anh chị Công ty TNHH một thành viên Trường Sinh để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng với tinh thần khẩn trương, nghiêm túc song do thời gian, trình độ cũng như kinh nghiệm thực tế trong công tác nghiên cứu còn hạn chế nên bài khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày …… tháng……năm 2018

Hoàn

Vũ Minh Hoàn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển của xã hội, dân số ở các thành phố lớn ngày càng tăng, dẫn tới nhu cầu nhà ở trở nên cấp thiết, nhằm đảm bảo người dân có chổ ở chất lượng, tránh tình trạng xây dựng tràn lan, đồng thời cũng nhằm tạo ra kiến trúc thành phố hiện đại, phù hợp với quy hoạch chung, thì việc xây dựng nhà chung cư là lựa chọn cần thiết Từ điều kiện thực tế ở Việt Nam và cụ thể là ở thành phố Hải Dương thì chung cư là một trong các thể loại nhà ở được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề thiếu nhà

ở Nhà ở chung cư tiết kiệm được đất đai, hạ tầng kĩ thuật và kinh tế Sự phát triển theo chiều cao cho phép các đô thị được tiết kiệm đất đai xây dựng, dành chúng cho sự phát triển cơ sở hạ tầng thành phố cũng như cho phép tổ chức những khu vực cây xanh nghỉ ngơi giải trí Cao ốc hóa một phần các đô thị cũng cho phép thu hẹp bớt một cách hợp lý diện tích của chúng, giảm bớt quá trình lấn chiếm đất đai nông nghiệp, một vấn đề lớn đặt ra cho một nước đông dân như Việt Nam Đây là một trong những mô hình nhà ở thích hợp cho đô thị, tiết kiệm đất đai dễ dang đáp ứng được diện tích nhanh và nhiều, tạo ra điều kiện sống tốt nhiều mặt như: môi trường sống, giáo dục, nghỉ ngơi, quan hệ xã hội, trang thiết bị kĩ thuật, khí hậu, bộ mặt đô thị hiện đại văn minh

Từ những lí do đó, công trình “chung cư 9 tầng FutureShine” tại khu

đô thị mới Tuệ Tĩnh, thành phố Hải Dương đã được UBND thành phố lên kế hoạch với mục đích xây dựng một tòa chung cư dành cho người có thu nhập thấp, góp phần giải quyết vấn đề về nơi ở cho người dân Và đây cũng là đề tài khóa luận tốt nghiệp em lựa chọn

Trong quá trình thiết kế, tính toán, tuy đã có nhiều cố gắng, nhưng do kiến thức còn hạn chế, chưa có nhiều kinh nghiệm nên sẽ không tránh khỏi sai sót Em mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy, cô để em có thể hoàn thiện hơn đề tài này

Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1.1 Giới thiệu công trình

1.1.1 Tên công trình

Thành phố Hải Dương là trung tâm kinh tế, tài chính, kỹ thuật, giáo dục, khoa học – công nghệ, y tế, dịch vụ của tỉnh Hải Dương Hiện nay, thành phố Hải Dương đang là đô thị loại II với sự phát triển kinh tế vượt bậc những năm gần đây

Cùng với sự phát triển đó là như cầu về nhà ở tại các khu đô thị mới trong thành phố Nhà ở với các chức năng chính sau:

- Giải quyết nhu cầu của cuộc sống: nơi ăn, chỗ ở

- Nghỉ ngơi tái tạo sức lao động

- Giao tiếp xã hội

- Giáo dục con cái

- Kết tụ các thành viên trong gia đình

- Thỏa mãn nhu cầu tâm lí về một mái ấm gia đình

Từ những điều kiện thực tế tại TP Hải Dương, xây dựng nhà chung cư

sẽ tiết kiệm đất đai, tài chính, hạ tầng kỹ thuật Đặc biệt là khi phát triển theo chiều cao cho phép các đô thị tiết kiệm đất xây dựng, tăng cường các công trình công cộng như công viên, khu vui chơi giải trí

Tuy nhiên, giá thành cho mỗi căn hộ chung cư còn tương đối cao và khá là khó khăn trong việc tiếp cận phân khúc người lao động dù thị trường rất lớn Vì vậy, việc xây dựng một tòa nhà chung cư dành cho người có thu nhập thấp là rất cần thiết và hợp lý để giải quyết các vấn đề trên Chính vì

vậy, công trình “Chung cư 9 tầng FutureShine” dành cho người có thu

nhập thấp đã được cấp phép xây dựng

1.1.2 Vị trí xây dựng, chủ đầu tư công trình

Công trình “Chung cư 9 tầng FutureShine” được xây dựng trên khu

đất tại khu đô thị mới Tuệ Tĩnh, phường Cẩm Thượng, thành phố Hải Dương Khu đất xây dựng công trình nằm trong dự án quy hoạch và sử dụng

của ủy ban nhân dân thành phố Với sự tham gia của chủ đầu tư là “Công ty

TNHH một thành viên Trường Sinh” Đây là một đơn vị doanh nghiệp

có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực xây dựng, với tiềm lực tài chính và lực lượng nhân sự hùng hậu, hứa hẹn sẽ mang đến những làn gió mới trong công tác xây dựng cho tòa chung cư

1.1.3 Đặc điểm của khu vực xây dựng công trình

1.1.3.1 Điều kiện tự nhiên

Thành phố Hải Dương nằm ở vị trí trung tâm tỉnh, phía bắc giáp huyện Nam Sách, phía đông giáp các huyện Kim Thành và Thanh Hà, phía tây giáp huyện Cẩm Giàng, phía nam giáp huyện Gia Lộc, phía đông nam giáp hai huyện Thanh Hà và Tứ Kỳ Thành phố Hải Dương nằm cách Thủ

đô Hà Nội 57 km về phía đông, cách thành phố Hải Phòng 45 km về phía

tây Diện tích thành phố là 7.138,60 ha, với dân số: 400.893 người (2017)

Các sông lớn chảy qua thành phố có sông Thái Bình đi qua giữa thành phố, ở phía nam có sông Sặt Sông Kinh Thầy ở phía đông phân định xã Ái Quốc (TP Hải Dương) và xã Lai Vu (huyện Kim Thành) Ngoài ra, còn có các hồ điều hòa: Bạch Đằng và Bình Minh là những hồ lớn của thành phố Khí hậu: Khu đất xây dựng công trình nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm, chia làm 4 mùa rõ rệt

Vào giai đoạn từ tiết lập xuân đến tiết thanh minh (khoảng đầu tháng hai - đầu tháng tư dương lịch) có hiện tượng mưa phùn và nồmlà giai đoạn chuyển tiếp từ mùa khô sang mùa mưa Mùa mưa kéo dài từ tháng tư đến tháng mười hàng năm

- Lượng mưa trung bình hàng năm: 1300 – 1700 mm

- Nhiệt độ trung bình: 23,3 °C

- Số giờ nắng trong năm: 1524 giờ

- Độ ẩm tương đối trung bình: 85 – 87%

Khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, không san lấp nhiều nên thuận tiện cho việc bố trí kho bãi, tập kết vật tư vật liệu

1.1.3.2 Điều kiện xã hội

Tình hình an xinh xã hội quanh khu vực xây dựng rất tốt không ảnh hưởng gì đến công tác xây dựng, thi công công trình

1.2 Quy mô công trình

Diện tích sử dụng công trình vào khoảng 2800 m2

, diện tích xây dựng

là 750 m2 Còn lại là diện tích dùng để làm hệ thống khuôn viên, cây xanh, giao thông nội bộ

Công trình gồm 9 tầng, trong đó tầng 1 dùng để làm gara để xe

Công trình có chiều cao 33.8m kể từ cốt ±0,000

Dự kiến công trình được xây dựng tại một phần trong lô đất có tổng diện tích khoảng 2800m2

nằm trên đường Tuệ Tĩnh thuộc khu đô thị mới Tuệ Tĩnh, phường Cẩm Thượng, Thành phố Hải Dương

Lô đất nằm trong khu vực được quy hoạch để trở thành khu đô thị mới của thành phố với các dịch vụ về y tế, thể thao, thương mại, văn hóa, du lịch…

Quy mô công trình:

- Diện tích lô đất: 2800 m2

- Diện tích công trình: 750 m2

- Diện tích mỗi phòng: khoảng 45 m2

- Số tầng: 9 tầng

- Tổng chiều cao công trình: 33,8m

1.3 Giải pháp kiến trúc công trình

1.3.1 Giải pháp mặt bằng và mặt đứng

1.3.1.1 Giải pháp mặt bằng

3300 3300

KT ĐIỆ N

KT NƯỚ C

CHỨ A RÁ C

KT THANG MÁ Y

Mặt bằng công trình là dạng nhà ghép khối với 2 khối nhà hình chữ nhật, bố trí hành lang giữa rất thuận tiền cho việc bố trí các không gian kiến trúc của hộ dân

và phòng điều hành cũng như xử lý kết cấu công trình Công trình bố trí 2 thang bộ

và 2 thang máy thuận tiện cho việc di chuyển của người dân trong chung cư

Công năng của công trình:

Tầng 1: Gara để xe của tòa nhà

Tầng 2-9: Các căn hộ phục vụ cho nhu cầu nghỉ ngơi, sinh sống của người dân

Công trình sử dụng hệ khung bê tông cốt thép toàn khối, có hệ lưới cột khung dầm sàn, kết cấu tường kính bao che nhẹ Vì vậy đảm bảo tính hợp lý của kết cấu

và phù hợp với chức năng của công trình

Hệ khung sử dụng cột dầm có tiết diện chữ nhật, có kích thước tùy thuộc vào điều kiện làm việc của từng cấu kiện

Hình 1.2: Mặt đứng trục 1 - 12

1.3.2 Giải pháp giao thông trong công trình

Công trình được bố trí 2 thang bộ và 2 thang máy phục vụ cho nhu cầu di chuyển và thoát hiểm khi có sự cố xảy ra Mỗi tầng, mỗi khu vực đều có hệ thống hành lang, ban công riêng biệt

1.4 Hệ thống kỹ thuật

1.4.1 Hệ thống thông gió

Trước tiên là hệ thống thông gió tự nhiên được đặc biệt chú ý khi thiết kế kiến trúc Với các cửa sổ lớn có vách kính, các phòng đều được tiếp xúc với không gian ngoài nhà tận dụng tốt hệ thống thông gió tự nhiên

Công trình có mặt đứng quay về hướng bắc là một thuận lợi cho việc sử dụng gió tư nhiên cho căn chung cư

Vì vậy ta lựa chọn giải pháp chống nóng sau:

Để che bức xạ mặt trời trực tiếp lên mái ta lát 2 lớp gạch lá nem trên mái, đồng thời sử dụng các kết cấu che nắng hợp lý như ban công,lanh tô,cửa sổ, rèm,dùng sơn chống nóng

Giải pháp cách nhiệt: Các kết cấu được sử dụng sao cho cách nhiệt tốt về ban ngày và thải nhiệt nhanh về cả ban ngày lẫn đêm Vì vậy chọn biện pháp như trên

là hợp lý và hiệu quả về mạt thẩm mỹ của một công trình điển hình

Công trình được thiết kế tận dụng tốt khả năng chiếu sáng tự nhiên Tất cả các phòng ở đều có cửa sổ kính lấy sáng

Thông gió tự nhiên được đặc biệt chú ý trong thiết kế kiến trúc Với các cửa

sổ lớn có vách kính, các phòng đều được tiếp xúc với không gian ngoài nhà, tận dụng tốt khả năng thông gió tự nhiên

Công trình có mặt đứng quay về hướng Bắc là một thuận lợi rất cơ bản cho việc sử dụng gió tự nhiên để thông gió cho ngôi nhà

Bố trí mặt bằng tiểu khu: Xét đến những vấn đề cơ bản trong tổ chức thông gió tự nhiên cho công trình có gió xuyên phòng.Công trình hướng nằm trong quần thể kiến trúc của một khu vực quy hoạch có 2 mặt giáp đường lớn tạo điều kiện thuận lợi cho việc thông gió

Về mặt bằng: Chọn lựa kích thước cửa đi và cửa sổ phù hợp với tính toán để đảm bảo lưu lượng thông gió qua lỗ cửa cao thì vận tốc gió cũng tăng

Bố trí chiều cao cửa sổ bằng 0,4 – 0,5 chiều cao phòng là hợp lý và khi đó cửa sổ cách mặt sàn 0,8m

Bên cạnh đó còn tận dụng cầu thang làm giải pháp thông gió và tản nhiệt theo phương đứng

1.4.2 Hệ thống chiếu sáng

1.4.2.1 Hệ thống chiếu sáng tự nhiên

Yêu cầu chung khi sử dụng ánh sáng tự nhiên để chiếu sáng các phòng là đạt được sự tiện nghi cuả môi trường sáng phù hợp với hoạt động của con người trong các phòng đó Chất lượng môi trường sáng liên quan đến việc loại trừ sự chói loá,

sự phân bố không gian và hướng ánh sáng, tỷ lệ phản quang nội thất để đạt được sự thích ứng tốt của mắt

- Độ rọi tự nhiên theo yêu cầu: Là độ rọi tại thời điểm tắt đèn buổi sáng và bật đèn buổi chiều, vậy công trình phải tuân theo các yếu tố để đảm bảo :

- Sự thay đổi độ rọi tự nhiên trong phòng một ngày

- Kích thước các lỗ cửa chiếu sáng

- Số giờ sử dụng chiếu sáng tự nhiên trong một năm

- Độ đồng đều của ánh sáng trên mặt phẳng làm việc

- Phân bố không gian và hướng ánh sáng

- Tỷ lệ độ chói nội thất

- Loại trừ độ chói loá mất tiện nghi

- Tránh ánh nắng chiếu vào phòng lên mặt phẳng làm việc, lên các thiết bị gây chói loá

- Hướng cửa sổ, hướng làm việc không về phía bầu trời quá sáng hoặc phía

có các bềmặt tường sáng bị mặt trời chiếu vào

- Không sử dụng các kết cấu che nắng có hệ số phản xạ quá cao

- Tổ chức chiếu sáng hợp lý đạt được sự thích ứng tốt của mắt

Vì vậy có thể sử dụng:

- Hướng cửa sổ, vị trí cửa sổ, chiều dài và góc nghiêng của ô văng, lanh tô

- Chiều rộng phòng, hành lang, cửa mái

1.4.2.2 Hệ thống chiếu sáng nhân tạo

Ngoài công trình có sẵn: Hệ đèn đường và đèn chiếu sáng phục vụ giao thông

tiểu khu.Trong công trình sử dụng hệ đèn tường và đèn ốp trần, bố trí tại các nút

hành lang

Chiếu sáng nhân tạo cho công trình phải giải quyết ba bài toán cơ bản sau: Bài toán công năng: Nhằm đảm bảo đủ ánh sáng cho các công việc cụ thể, phù hợp với chức năng các nội thất

Bài toán nghệ thuật kiến trúc: Nhằm tạo được một ấn tượng thẩm mỹ của nghệ thuật kiến trúc và vật trưng bày trong nội thất

Bài toán kinh tế: Nhằm xác định các phương án tối ưu của giải pháp chiếu sáng nhằm thoả mãn cả công năng và nghệ thuật kiến trúc

1.4.3 Hệ thống che mưa

Để đáp ứng tốt yêu cầu này, ta sử dụng kết hợp với giải pháp che nắng

Lưu ý phải đảm bảo yêu cầu cụ thể: Che mưa hắt trong điều kiện gió xiên

1.4.4 Hệ thống điện và thông tin liên lạc

Hệ thống điện cấp nguồn cho toàn nhà thông qua hai nguồn chính

Một nguồn cung cấp điện của công trình là điện 3 pha 4 dây 380V/ 220V cung cấp điện động lực và chiếu sáng cho toàn công trình được lấy từ trạm biến thế

đã xây dựng cạnh công trình Phân phối điện từ tủ điện tổng đến các bảng phân phối điện của các phòng bằng các tuyến dây đi trong hộp kỹ thuật điện Dây dẫn từ bảng phân phối điện đến công tắc, ổ cắm điện và từ công tắc đèn, được luồn trong ống nhựa đi trên trần giả hoặc chôn ngầm trần, tường Tại tủ điện tổng đặt các đồng hồ

đo điện năng tiêu thụ cho toàn nhà, thang máy, bơm nước và chiếu sáng công cộng Mỗi phòng đều có 1 đồng hồ đo điện năng riêng đặt tại hộp công tơ tập trung ở phòng kỹ thuật của từng tầng

Nguồn thứ hai để dự phòng cấp nguồn cho công trình khi mất điện ở lưới điện lực, nguồn này sử dụng là một máy điện diesel công suất 1250kVA, cos = 0.8, Pđm = 1000kW Hai nguồn cấp sẽ được chuyển đổi hoàn toàn tự động thông qua bộ ATS, với thứ tự ưu tiên như sau: ưu tiên sử dụng nguồn từ lưới trung thế 22kV, nếu nguồn lưới không có sẽ sử dụng nguồn từ máy phát diesel

Dây điện thoại dùng loại 4 lõi được luồn trong ống PVC và chôn ngầm trong tường, trần Dây tín hiệu angten dùng cáp đồng, luồn trong ống PVC chôn ngầm trong tường Tín hiệu thu phát được lấy từ trên mái xuống, qua bộ chia tín hiệu và

đi đến từng phòng Trong mỗi phòng có đặt bộ chia tín hiệu loại hai đường, tín hiệu sau bộ chia được dẫn đến các ổ cắm điện

1.4.5 Hệ thống cấp thoát nước

Hệ thống cấp nước sinh hoạt: Nước được lấy từ nguồn nước thành phố, được bơm lên các bể nước ở tầng mái, được hệ thống đường ống dẫn nước đưa đến từng khu vực sử ở từng tầng Nước nóng sẽ được cung cấp bởi các bình đun nước nóng đặt độc lập tại mỗi khu vệ sinh của từng tầng Lượng nước dự trữ được tính toán đảm bảo nhu cầu sử dụng, cứu hoả và dự phòng khi cần thiết

Hệ thống thoát nước: Nước mưa từ tầng mái được thu qua sênô và đường ống thoát đưa về bể phốt Nước thải công trình được thu gom toàn bộ về các bể xử lý nội bộ ở tầng hầm, trước khi được thải ra hệ thống chung của thành phố

Nước thoát chia làm hai hệ thống riêng biệt nước xí tiểu theo ống đứng xuống bể phốt và thoát ra sau khi đã được sử lý sinh học; nước mưa được dẫn theo ống PVC xuống rãnh thoát nước quanh công trình và ra ống chung của tiểu khu, ống cấp được dùng loại ống tráng kẽm, ống thoát dùng ống nhựa Tiền Phong.Đường ống sau khi lắp đặt xong đều phải được thử áp lực và khử trùng trước khi sử dụng, điều này đảm bảo yêu cầu lắp đặt và yêu cầu vệ sinh

1.4.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Công trình được thiết kế hệ thống chuông báo cháy tự động, kết hợp với các họng nước cứu hoả được bố trí trên tất cả các tầng Lượng nước dùng cho chữa cháy được tính toán và dự trữ trong các bể nước cứu hoả ở tầng hầm Hệ thống máy bơm luôn có chế độ dự phòng trong các trường hợp có cháy xảy ra sẽ tập trung toàn

bộ cho công tác cứu hoả

Bố trí hộp vòi chữa cháy ở mỗi sảnh cầu thang của từng tầng Vị trí của hộp vòi chữa cháy được bố trí sao cho người đứng thao tác được dễ dàng Các hộp vòi chữa cháy đảm bảo cung cấp nước chữa cháy cho toàn công trình khi có cháy xảy

ra Mỗi hộp vòi chữa cháy được trang bị 1 cuộn vòi chữa cháy đường kính 50mm, dài 30m, vòi phun đường kính 13mm có van góc

Bố trí một bơm chữa cháy đặt trong phòng bơm bơm nước qua ống chính, ống nhánh đến tất cả các họng chữa cháy ở các tầng trong toàn công trình Bố trí

một máy bơm chạy động cơ điezel để cấp nước chữa cháy khi mất điện Bơm cấp nước chữa cháy và bơm cấp nước sinh hoạt vệ sinh được đấu nối kết hợp để có thể

hỗ trợ lẫn nhau khi cần thiết

Bể chứa nước chữa cháy được dùng kết hợp với bể chứa nước sinh hoạt vệ sinh luôn đảm bảo dự trữ đủ lượng nước cứu hoả yêu cầu, trong bể có lắp bộ điều khiển khống chế mức hút của bơm sinh hoạt

Bố trí hai họng chờ bên ngoài công trình Họng chờ này được lắp đặt để nối

hệ thống đường ống chữa cháy bên trong với nguồn cấp nước chữa cháy từ bên ngoài Trong trường hợp nguồn nước chữa cháy ban đầu không đủ khả năng cung cấp, xe chữa cháy sẽ bơm nước qua họng chờ này để tăng cường thêm nguồn nước chữa cháy, cũng như trường hợp bơm cứu hoả bị sự cố hoặc nguồn nước chữa cháy ban đầu đã cạn kiệt

1.4.7 Hệ thống chống sét

Công trình có hệ thống chống sét đảm bảo cho các thiết bị điện,thông tin liên lạc không bị ảnh hưởng : Kim thu sét, lưới dây thu sét chạy xung quanh mái, hệ thống dây dẫn và cọc nối đất theo quy phạm chống sét hiện hành

1.4.8 Giải pháp hoàn thiện

Vật liệu hoàn thiện sử dụng các loại vật liệu tốt đảm bảo chống được mưa nắng sử dụng lâu dài, nền lát gạch Ceramic, tường được quét sơn chống thấm

Các khu phòng vệ sinh, nền lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men trắng cao 2m

Vật liệu trang trí dùng loại cao cấp, sử dụng vật liệu đảm bảo tính kĩ thuật cao, màu sắc trang nhã trong sáng tạo cảm giác thoải mái khi nghỉ ngơi

Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm

Chương 2: LỰA CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU PHẦN THÂN VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1 Xây dựng và lựa chọn giải pháp kết cấu

2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà cao tầng

Có 3 phương án hệ kết cấu chịu lực hiện nay hay được áp dụng cho công trình:

Hệ kết cấu khung – giằng tỏ ra là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này sử dụng hiêu quả cho các công trình cao trên 40 tầng, và được thiết kế cho vùng có động đất cấp 7

2.1.1.3 Hệ kết cấu khung chịu lực

Hệ kết cấu khung chịu lực được tạo thành từ các thanh cứng (cột) và các thanh ngang (dầm), liên kết cứng giưa các chỗ giao nhau gọi là nút Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt, thích hợp với các công trình công cộng Hệ thống khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả khi công trình có chiều cao lớn Trong thực tế, khung BTCT được sử dụng cho các công trình dưới 20 tầng

Tải trọng công trình được dồn tải theo tiết diện truyền về các khung phẳng, coi chúng chịu tải độc lập Cách tính này chưa phản ánh đúng sự làm việc của khung, nhưng tính toán đơn giản, thiên về an toàn, thích hợp với công trình có mặt bằng dài

Qua xem xét đặc điểm của các hệ kết cấu chịu lực trên, áp dụng đặc điểm của công trình, yêu cầu kiến trúc, em lựa chọn phương pháp tính kết cấu cho công trình

là hệ kết cấu khung chịu lực

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà cao tầng

Trong công trình, hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp ý 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

2.1.2.1 Phương án sàn sườn toàn khối

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật liêu bê tông và thép Hiện nay phương án này đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta với công nghệ thi công phong phú, công nhân lành nghề, chuyên nghiệp nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ, tổ chức thi công

Nhược điểm: Chiều cao dầ và độ võng của bản sàn lớn khi vượt khẩu độ lớn dẫn đến chiều cao của công trình lớn, gây bất lợi cho công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu nhưng tại các dầm là các tường phân tách cách biệt các không gian nên vẫn tiết kiệm không gian khi sử dụng

Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, khi mặt bằng quá rộng cầ bố trí thêm các dầm chính Vì vậy nó cũng không tránh được những hạn

chế do dầm chính phải cao để giảm độ võng

2.1.2.3 Phương án sàn nấm (sàn không dầm)

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 không gian sử dụng, dễ phân chia không gian Thích hợp với các công trình có

khẩu độ vừa (6-8m), kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình hiện đại

Nhược điểm: Tính toán phức tạp, chiều dày sàn lớn nên tốn kém chi phí vật liệu, tải trọng bản thân lớn, yêu cầu công nghệ và trình độ thi công tiên tiến Hiện

nay, số công trình tại nước ta sử dụng phương án này còn hạn chế

2.1.3 Lựa chọn giải pháp kết cấu

Căn cứ vào đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng, tình hình thực

tế tại nước ta hiện nay, em lựa chọn phương án sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối

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

- TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 5574 – 2012: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 9362 – 2012: Nền nhà và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCXD 198 – 1997: Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối;

2.3 Vật liệu sử dụng trong thiết kế kết cấu công trình

- Bê tông: Cấp độ bền bê tông theo cường độ chịu nén, bê tông được dưỡng

hộ cũng như được thí nghiệm theo quy định và tiêu chuẩn của nhà nước Cấp độ

bền bê tông dùng trong tính toán cho công trình là B25 Cường độ của bê tông B25:

+ Cường độ chịu nén tính toán: Rb = 14,5 (Mpa) = 1450 (T/m2

) + Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1,05 (Mpa) = 105 (T/m2)

Mô đun đàn hồi của bê tông: Được xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên

Với bê tông B25 có: Eb = 30000 (Mpa) = 300000 (daN/cm2)

- Thép: Thép làm cốt thép cho cấu kiện bê tông cốt thép dùng loại thép sợi thông thường Cốt thép được chọn như sau:

+ Cốt thép bản và cốt đai chọn thép nhóm AI, cường độ chịu kéo, nén:

Rs = Rsc = 225 Mpa, tra bảng ta có  R= 0,595, αR = 0,427

+ Cốt thép dọc dầm cột cọc, thép đài móng dùng nhóm AII, cường độ chịu kéo, nén:

Rs = Rsc = 280 Mpa, tra bảng ta có  R= 0,595, αR = 0,418

2.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện

2.4.1 Lựa chọn sơ bộ chiều dày sàn

Chọn chiều dày bản sàn theo công thức:

m = 30 † 35 đối với bản loại dầm, làm việc 1 phương

40 † 45 đối với bản kê 4 cạnh, làm việc 2 phương

Tính toán với ô sàn S1:

Hình 2.1 Ô sàn S1

Xét 2

1

3, 6 1,125 2

m    => Chọn hs1 = 10 cm Làm tương tự với các ô sàn khác, ta có bảng tính chọn sơ bộ tiết diện sàn:

Bảng 2.1: Tiết diện sàn tính toán

Do tải trọng trên mái nhỏ nên ta chọn chiều dày sàn mái bằng với chiều dày sàn tầng điển hình Vì có nhiều ô sàn có kích thước khác nhau dẫn đến chiều dày bản sàn khác nhau, nhưng để thuận tiên cho công tác thi công cũng như tính toán, ta thống nhất chọn hs.điển hình = 10 (cm)

2.4.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện dầm

- Chọn theo công thức:

1

Bảng 2.2: Tiết diện dầm tính toán

2.4.3 Lựa chọn sơ bộ tiết diện cột

- Chọn tiết diện cột theo công thức:

k = 1,1 đối với cột trong nhà

k = 1,3 đối với cột biên

k = 1,5 đối với cột góc

Rb: Cường độ nén của bê tông, Rb = 1450 (T/m2

) N: Tổng tải trọng tác dụng lên cột đang xét

Rs: Cường độ chịu kéo của thép, Rs = 280 Mpa = 28000 (T/m2)

Hình 2.1: Diện tích chịu tải cột góc C1

Tính toán tương tự với các cột còn lại, ta có bảng tính toán tiết diện cột:

Bảng 2.3: Tiết diện cột tính toán

STT Tên cột Loại cột S (m 2 ) N (T) Ayc (m 2 ) A chọn (m 2 ) bxh (m)

2.5 Lập mặt bằng kết cấu các tầng trong công trình

- Xem chi tiết các bản vẽ KC-01, KC-02

h: Chiều dày lớp vật liệu (m)

γ: Trọng lượng riêng lớp vật liệu (t/m3

Bảng 2.8: Tĩnh tải ban công

- Trọng lượng tường xây :

Tải trọng tường xây tính toán bao gồm cả lớp trát dày 1,5 cm mỗi bên, coi như bỏ qua các khoảng trống do cửa đi, và cửa sổ gây ra ta nhân với hệ số giảm tải 0,75

Ptc: Hoạt tải tiêu chuẩn

Ptt: Hoạt tải tính toán

n: Hệ số, n = 1,2 khi Ptc ≥ 200, n = 1,3 khi P< 200 (daN/m2

) Vậy ta có bảng hoạt tải tính toán:

Bảng 2.9: Hoạt tải tính toán

Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn

Tải trọng tính toán (daN/m 2 )

2.6.3 Tải trọng gió

2.6.3.1 Lý thuyết tính toán

Tải trọng gió bao gồm 2 thành phần là gió tĩnh và gió động

Khi công trình có chiều cao dưới 40m và nhà công ghiệp 1 tầng cao dưới 36m với tỷ số chiều cao trên nhịp nhỏ hơn 1,5 thì thành phần động của tải trọng gió không cần xét đến

Trong đó cường độ tính toán gió đẩy được xác định theo công thức:

c: hệ số khí động phụ thuộc vào hình dáng của công trình Trong trường hợp này, công trình có hình vuông, chữ nhật đơn giản lấy c = 0,8

n: hệ số tin cậy, lấy n= 1,2

ht: chiều cao tầng đang xét

- Cường độ tính toán gió hút được tính theo công thức:

Tên

tầng Z (m) h t (m) k c c' n

W 0 (KN/m 2 )

W đ (KN/m 2 )

W h (KN/m 2 )

TH6 Tĩnh tải + 0.9.(Hoạt tải + Gió X Trái)

TH7 Tĩnh tải + 0.9.(Hoạt tải + Gió X Phải)

TH8 Tĩnh tải + 0.9.(Hoạt tải + Gió Y Dưới)

TH9 Tĩnh tải +0.9.(Hoạt tải + Gió Y Trên)

THBAO Tổ hợp bao của các tổ hợp trên

2.7 Lập mô hình tính toán

Sử dụng phần mềm SAP2000 để lập mô hình tính toán

Chương 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN 3.1 Cơ sở tính toán cột bê tông cốt thép

Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép

 2 cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên

cạnh y b có thể lớn hơn (cạnh b được giải thích ở bảng về mô hình tính)

Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx,My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, e

ay Sau khi xét uốn dọc theo 2 phương tính được hệ số  x, y mô men đã gia tăng M

Tùy theo tương quan giữa giá trị Mxl,Myl với kích thước các cạnh mà đưa về

mô hình tính toán( theo phương x hoặc y).Điều kiện và kí hiệu theo bảng sau:

Bảng 3.1: Tương quan giá trị M x1 ; M y1

b, Rs,Rsc, R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng

Tiến hành tính toán theo trường hợp thép đối xứng:

Khi   14 lấy  =1; khi 14< <104 lấy  theo công thức:

- Lựa chọn diện tích cốt thép lớn nhất để bố trí cho cột

Đường kính cốt đai 1 max

 ,min - đường kính cốt thép dọc chịu lực lớn nhất, bé nhất

Khi R sc  400 MPa lấy k = 15 và a 0 500 mm;

Trong đoạn nối chồng thép dọc, khoảng cách a đ  10

3.2 Áp dụng tính toán bố trí cấu kiện cột

Kích thước cột C1: b = Cx = 220(mm) ; h = Cy = 300(mm), chiều cao cột: l

= 3,3(m), số hiệu 2467 trong SAP

Ta chọn các trường hợp trong các tổ hợp sau để tính toán:

Mx.max, My.tu, Ntu -18,59 7,94 -2059,57

My.max, Mx.tu, Ntu -4,53 21,14 -1301,84

Tính toán với trường hợp Mx.max ; My, N tương ứng:

Mx.max, My.tu, Ntu -18,59 7,94 -2059,57 Xác định ảnh hưởng của uốn dọc:

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

l0= 0,7.l = 0,7.3300 = 2310 mm

b = Cx= 220(mm); h = Cy= 300(mm)

Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép tới mép bê tông cột là a=50mm

h0 = Cy – a = 300 – 50 = 250(mm)

h M b

3

2059,57.10

2,15 0,3 220.300.14,5    

- Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

Có:  = 36,45 => ta lấy  theo công thức:

 =1,028 - 0,0000288 2- 0,0016

=1,028 – 0,0000288.36,452- 0,0016.36,45 = 0,93

Áp dụng công thức:

Vậy  min max=> thỏa mãn

Tính toán với trường hợp My.max, Mx, N tương ứng

Xác định ảnh hưởng của uốn dọc:

*

y

M = My+ 0

x 0

h M b

y

M = My+  0

x 0

h M

b = 21,14+ 0,30, 25

0,17 4,53=23,14 kNm + Độ lệch tâm tĩnh học:

Với kết cấu siêu tĩnh: e0=max(e1,ea)=max(17,77;11,46)=17,77( mm)

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

Có:  =36,45 ta lấy  theo công thức:

Ast=

3 e

b e

Vậy   => thỏa mãn min max

Tính toán với trường hợp Nmax, Mx, My tương ứng

Xác định ảnh hưởng của uốn dọc:

Quy đổi thành lệch tâm theo My

*

y

M = My+ 0

x 0

h M b

y

M = My+  0

x 0

h M

b = 20,99+ 0,30, 25

0,17 16,55=28,29 kNm + Độ lệch tâm tĩnh học:

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

Có:  =36,45 ta lấy  theo công thức:

Ast=

3 e

b e

Các cột còn lại xem trong phụ lục

3.3 Cơ sở tính toán dầm bê tông cốt thép

3.3.1 Vật liệu

- Bê tông dầm có cấp độ bề B25, Rb = 14,5 Mpa; Rbt = 1,05 Mpa

- Cốt thép dọc nhóm AII, cường độ chịu kéo, nén: Rs = Rsc = 280 Mpa,

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 là chữ nhật, chữ T, chữ I, hình thang, hình hộp, Thường gặp nhất là tiết diện chữ nhật và chữu T

Gọi chiều cao h của tiết diện là cạnh nằm theo phương của mặt phẳng uốn thì tiết diện hợp lý là tiết diện có tỉ số h b  / 2 4 Chiều cao h thường được chọn trong khoảng 1/8 đến 1/20 của nhịp dầm Khi chọn kích thước b và h cần phải xem xét đến yêu cầu kiến trúc và việc định hình hóa ván khuôn

Hình 3.1 Các dạng tiết diện dầm

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

Hình 3.2: Các loại cốt thép trong dầm

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

1 – Cốt dọc chịu lực; 2 – Cốt cấu tạo; 3 – Cốt xiên; 4 – Cốt đai

Cốt dọc chịu lực đặt ở vùng kéo của dầm, đôi khi cũng có cốt dọc chịu lực đặt tại vùng nén Diện tích tiết diện ngang của chúng được xác định theo trị số mômen uốn

Đường kính cốt dọc chịu lực thường từ 10 đến 30 mm Số thanh trong tiết diện phụ thuộc vào diện tích yêu cầu và chiều rộng tiết diện Trong dầm có chiều

rộng từ 15 cm trở lên cần phải có ít nhất hai thanh cốt dọc, khi bề rộng nhỏ hơn có thể đặt một cốt Cốt dọc chịu lực có thể đặt thành một hoặc nhiều lớp và phải tuân theo các nguyên tắc cấu tạo

Cốt dọc cấu tạo có thể là:

Cốt giá dùng để giữ vị trí của cốt đai trong lúc thi công (đối với dầm mà theo tính toán chỉ cần đặt cốt dọc chịu kéo) và chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Khi đó thường dùng cốt thép có đường kính từ 10 đến 12mm

Cốt thép phụ đặt thêm vào mặt bên của tiết diện dầm khi chiều cao tiết diện vượt quá 70cm Các cốt này chịu các ứng suất do co nhót và nhiệt độ và giữ cho khung cốt thép khỏi bị lệch khi đổ bê tông

Tổng diện tích của cốt cấu tạo nên lấy khoảng 0,1% đến 0,2% diện tích của sườn dầm

Cốt xiên và cốt đai dùng để chịu nội lực cắt Q, cốt đai gắn vùng bê tông chịu nén với vùng bê tông chịu kéo để đảm bảo cho tiết diện chịu được mômen Góc nghiêng của cốt xiên thường là 450 Đối với dầm có chiều cao trên 80 cm thì α =

600, đối với dầm thấp và bản thì α = 300 Đường kính cốt đai thường lấy từ 6 đến 10mm Khi h dầm đạt 80cm trở lên phải dùng đai 8 hoặc lớn hơn Cốt đai có thể

có hai nhánh nhưng cũng có thể có một nhánh hoặc nhiều nhánh như trên hình 4.5 Khoảng cách, diện tích cốt xiên và cốt đai được xác định theo tính toán

3.3.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán dầm

Theo chiều cao tầng, thường có các tầng giống nhau, tải trọng đứng giống nhau cả về vị trí và trị số Nếu nội lực do gió ít hay thay đổi thì giá trị nội lực không biến đổi nhiều nên có thể tính toán một dầm tầng điển hình để bố trí các tầng tương

tự nhau

Hình 3.3: Sơ đồ tính toán dầm tiết diện chữ nhật

a0: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo h0: chiều cao có ích của tiết diện ho=h – a0

b: bề rộng tính toán của tiết diện

Sau khi có được giá trị nội lực M từ phần mềm SAP 2000 ở các vị trí gối và nhịp của dầm, ta tiến hành tính toán cốt thép theo trình tự như sau:

- Tính cốt dọc chịu momen âm:

Tính theo tiết diện chữ nhật cốt đơn Kích thước tiết diện bxh

Nếu m  0,5  R thì nên thay đổi tiết diện dầm Trong trường hợp này sẽ làm

thay đổi tải trọng và nội lực trong toàn khung

Sau đó tính: