Thiết kế chung cư CT1 TP thanh hóa tỉnh thanh hóa

Hình khối kiến trúc được thiết kế theo kiến trúc hiện đại, đơn giản, bao gồm các hệ kết cấu bê tông cốt thép kết hợp với kính và màu sơn tạo nên sự sang trọng và quý phái cho tòa nhà.. H

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo PHẠM VĂN THUYẾT đã rất tận tình hướng dẫn em thực hiện thành công khóa luận tốt nghiệp này

Cảm ơn các thầy, cô giáo là giảng viên trong bộ môn Kỹ thuật công trình trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam đã có những ý kiến đóng góp quan trọng giúp cho khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bạn bè đồng nghiệp và người thân đã luôn động viên tôi cũng như đưa ra những ý kiến đóng góp bổ sung rất quan trọng cho bản khóa luận tốt nghiệp này

Sinh viên thực hiện

LÊ HỒNG SƠN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, ngành xây dựng cơ bản đóng một vai trò hết sức quan trọng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mọi lĩnh vực khoa học và công nghệ, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có những bước tiến đáng kể Để đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của xã hội, chúng ta cần một nguồn nhân lực trẻ là các kỹ sư xây dựng có đủ phẩm chất và năng lực, tinh thần cống hiến để tiếp bước các thế hệ đi trước, xây dựng đất nước ngày càng văn minh và hiện đại hơn

Sau 4,5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, khóa luận tốt nghiệp này là một dấu ấn quan trọng đánh dấu việc một sinh viên đã hoàn thành nhiệm vụ của mình trên ghế giảng đường đại học Trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp của mình, em đã cố gắng để trình bày toàn bộ các phần việc thiết kế

và thi công công trình: “Chung cƣ cao tầng ” Nội dung của khóa luận gồm các

cô cũng như của các bạn sinh viên khác để có thể thiết kế được các công trình hoàn thiện hơn sau này

Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2020

Sinh viên thực hiện

LÊ HỒNG SƠN

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu về công trình

1.1.1 Tổng quan

Nhà cao tầng xuất hiện nhiều là do kết quả của việc tăng dân cư ở các thành phố, đồng thời với sự gia tăng dân số như ngày nay thì nhu cầu về việc làm và nơi làm việc cũng tăng theo.Vì vậy, công trình chung cư cao tầng Thanh Hóa được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề địa về điểm làm việc cho các cá nhân, tập thể, các doanh nghiệp vừa và nhỏ, v.v trên địa bàn thành phố Thanh Hóa

Tòa chung cư cao tầng Thanh Hóa mang kiểu dáng hiện đại, được thiết kế xây dựng theo sự định hướng phát triển của nền kinh tế, nó sẽ đóng góp một phần vào

sự phát triển chung cho cơ sở hạ tầng, kinh tế và xã hội của thành phố Thanh Hóa

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Chung cư cao tầng CT1 được xây dựng với diện tích 1048 m2, nằm trong khu thành phố Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa Tòa nhà bao gồm 9 tầng nổi, chiều cao công trình là 31,35 m Trong đó, gồm 8 tầng trên dùng làm khu phòng ở, tầng dưới cùng dùng cho khu dịch vụ

Hình khối kiến trúc được thiết kế theo kiến trúc hiện đại, đơn giản, bao gồm các hệ kết cấu bê tông cốt thép kết hợp với kính và màu sơn tạo nên sự sang trọng

và quý phái cho tòa nhà

Địa điểm xây dựng công trình: Tp.Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa

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

1.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội

Do công trình nằm trong thành phố nên điều kiện thi công có bị hạn chế, nhất

là với công tác bê tông vì xe bê tông, xe chở đất chỉ có thể vào thành phố vào buổi đêm Trong thời gian thi công, nếu có nhu cầu đổ bê tông vào buổi sáng, cần làm việc với cảnh sát giao thông để xin giấy phép Yêu cầu về công tác an toàn vệ sinh lao động, bảo vệ môi trường là rất cao Mặt bằng thi công tương đối chật hẹp, khó khăn cho việc tập kết phương tiện, máy móc, nguyên vật liệu, bố trí lán trại tạm thời

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở Thanh Hóa, nhiệt độ bình quân trong năm là 280C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 110C Thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 11), mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau) Độ ẩm trung bình 80% - 85% Hai hướng gió chủ yếu là gió Đông Nam và 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 26 m/s Địa chất công trình thuộc loại đất trung bình

1.3 Phân tích chọn giải pháp kiến trúc cho công trình

1.3.1.Giải pháp mặt bằng

Thiết kế mặt bằng là một khâu quan trọng nhằm thoả mãn dây chuyền công năng của công trình Dây chuyền công năng chính của công trình là nhà ở cho người dân.Với giải pháp mặt bằng vuông vắn, thông thoáng, linh hoạt kín đáo, yên tĩnh phù hợp với các yêu cầu ăn ở, sinh hoạt của người dân

Không gian trên mặt bằng điển hình công trình được ngăn cách bằng các khối tường xây do vậy rất đảm bảo về các điều kiện sinh hoạt, nghỉ ngơi cho con người sau những giờ làm việc, học tập căng thẳng

Mặt bằng công trình vận dụng theo kích thước hình khối của công trình Mặt bằng thể hiện tính chân thực trong tổ chức dây chuyền công năng Hệ thống lưới cột thay đổi đối xứng với nhau

Mặt bằng công trình được lập dựa trên cơ sở yếu tố công năng của dây chuyền Phòng ở và sinh hoạt là yếu tố công năng chính của công trình Do đó, kiến trúc mặt bằng thông thoáng, tuy đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được tính linh hoạt và yên tĩnh tạo ra những khoảng không gian kín đáo và riêng rẽ, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra

Do đặc điểm công trình là nhà ở chung cư, đồng thời xung quanh đều được

bố trí các đường giao thông nên việc tổ chức giao thông đi lại từ bên ngoài vào bên trong thông qua sảnh lớn được bố trí tại chính giữa khối nhà bao gồm lối đi dành cho người đi bộ và cho các phương tiện tại các nhà để xe Như vậy, hệ giao thông ngang được thiết kế với diện tích mặt bằng lớn và khoảng cách ngắn nhất tới nút

giao thông đứng tạo nên sự an toàn cho sử dụng đồng thời đạt được hiệu quả về kiến trúc

Hình 1.1: Mặt bằng tầng điển hình của công trình 1.3.2.Giải pháp mặt đứng

Công trình được bố trí dạng hình khối, có ngăn tầng, các ô cửa, dầm bo, tạo cho công trình có dáng vẻ uy nghi, vững vàng

Tỷ lệ chiều rộng - chiều cao của công trình hợp lý tạo dáng vẻ hài hoà với toàn bộ tổng thể công trình và các công trình lân cận Xen vào đó là các ô cửa kính trang điểm cho công trình

Các chi tiết khác như: gạch ốp, màu cửa kính, v.v làm cho công trình mang một vẻ đẹp hiện đại riêng

Hệ giao thông đứng bằng 2 thang máy và 2 thang bộ Hệ thống thang này được đặt tại nút giao thông chính của công trình và liên kết với các tuyến giao thông ngang Kết hợp cùng các giao thông đứng là các hệ thống kỹ thuật điện và rác thải

Tất cả hợp lại tạo nên cho mặt đứng công trình một dáng vẻ hiện đại, tạo cho con người một cảm giác thoải mái

Độ cao của các tầng yêu cầu phù hợp với công năng sử dụng của công trình hay bộ phận công trình Ở tầng điển hình, chiều cao tầng điển hình là 3,3 m, chiều

cao cửa đi là 2,2 m, lan can ban công cao 1,5 m, chiều cao cửa thang máy là 2,5 m, cầu thang bộ được thiết kế là loại cầu thang 2 vế có một chiếu nghỉ, riêng tầng dưới cùng cao 4,5 m, mặt bằng được thiết kế rộng rãi phù hợp với chức năng phục vụ chung nên đem lại cảm giác thoải mái thư giãn cho mọi người Dầm bo cao 0,7 m tạo độ cứng theo phương ngang trong mặt phẳng mái khi truyền tải trọng gió vào các kết cấu chịu lực

Hình 1.2: Mặt đứng công trình 1.3.3.Giải pháp thông gió chiếu sáng

Giải pháp thông gió bao gồm cả thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo

1.3.3.1 Thông gió tự nhiên

Hệ thống cửa sổ kính, cửa đi đảm bảo cho việc cách nhiệt và thông gió của mỗi phòng Ngoài ra, còn có hệ thống các cửa sổ thông gió nằm tại các đầu hành lang mỗi tầng tạo ra sự đối lưu trong nhà

1.3.3.2 Thông gió nhân tạo

Với khí hậu nhiệt đới của Tp, Thanh Hóa nói riêng và của Việt Nam nói chung rất nóng và ẩm Do vậy, để điều hoà không khí công trình ta bố trí thêm các

hệ thống máy điều hoà, quạt thông gió tại mỗi tầng Công trình là nơi tập trung ăn,

ở và sinh hoạt của nhiều người nên yếu tố thông gió nhân tạo là rất cần thiết

Giải pháp chiếu sáng cũng bao gồm chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo Chiếu sáng tự nhiên là sự vận dụng các ánh sáng thiên nhiên thông qua các lớp cửa kính để phân phối ánh sáng vào trong phòng Ngoài ra, còn có hệ thống đèn điện nhằm đảm bảo tiện nghi ánh sáng về đêm

Cách bố trí các phòng, sảnh đáp ứng được yêu cầu về thông thoáng không khí Các cửa sổ, cửa đi, thông gió dùng chất liệu kính khung nhôm để điều chỉnh đảm bảo điều kiện tiện nghi vi khí hậu một cách tốt nhất

1.3.4 Giải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt

Công trình nằm ngay cạnh hệ thống mạng lưới điện và nước của thành phố, điều này rất thuận tiện cho công trình trong quá trình sử dụng Hệ thống ống nước được liên kết với nhau qua các tầng và thông với bể nước trên mái công trình, hệ thống ống dẫn nước được máy bơm đưa lên, các hệ thống này bố trí trong công trình vừa đảm bảo yếu tố an toàn khi sử dụng và điều kiện sửa chữa được thuận tiện

Nước thoát từ các thiết bị vệ sinh như chậu rửa, thoát sàn, được thu gom từ các thiết bị vệ sinh chảy vào hệ thống ống thoát nước đứng đặt trong các hộp kỹ thuật của công trình

Nước thoát từ các thiết bị vệ sinh được thu vào ống và chảy vào hệ thống ống thoát nước đứng đặt trong các hộp kỹ thuật rồi chảy vào hệ thống bể tự hoại đặt dưới công trình để thoát ra cống của thành phố

1.3.5 Giải pháp cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc

Tầng 1 là nơi đón tiếp khách và cũng là nơi cung cấp các dịch vụ thông tin khác nhằm hướng dẫn các khách hàng một cách thận lợi nhất Riêng các tầng ở, mỗi tầng đều có một phòng trực tầng gồm cả chức năng thông tin, dịch vụ điện thoại, v.v

1.3.6 Các giải pháp khác

Ngoài các giải pháp trên thì giải pháp phòng cháy chữa cháy và vấn đề thoát hiểm khi có sự cố cũng là một vấn đề rất quan trọng đối với công trình cao tầng này

Để nhằm ngăn chặn những sự cố xảy ra thì tại mỗi tầng đều có hệ thống biển báo phòng cháy, biển cấm hút thuốc lá, nhất là tại các cửa cầu thang Tại hành lang của mỗi tầng và ở gần cửa thang máy có bố trí các họng nước cứu hoả, treo các bình cứu hoả phòng khi có sự cố cháy, nổ Công trình được bố trí một cầu thang thoát hiểm ở bên ngoài nhà cho mỗi đơn nguyên tận dụng được khả năng lưu thông và thoát người khi có sự cố Các cầu thang máy được bố trí ngay trục hành lang chung mỗi tầng là nơi mà tại mọi điểm trên mặt bằng đến đó thuận tiện và nhanh nhất, các cửa thoát và hành lang bố trí rất lưu loát

Ngoài ra, còn có các giải pháp về thoát nước, hệ thống cống rãnh thoát nước mưa cũng như nước sinh hoạt, hệ thống cây xanh và cây cảnh tạo thêm dáng vẻ thẩm mỹ cho mặt tiền

Các thông số chỉ tiêu cơ bản :

-Mật độ xây dựng được xác định bằng công thức:

Trong đó: - Diện tích xây dựng công trình

= 40x26,2 =1048 m2

S- Diện tích toàn khu đất, S = 3200m2

(Bao gồm diện tích xây dựng công trình, đường giao thông, các khu vui chơi, giải trí …)

Vậy ta có hệ số xây dựng là: 1048/3200=0,3275 <0,4 (0,4 – hệ số xây dựng cho phép)

-Hệ số sử dụng : ∑

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1 Xây dựng giải pháp kết cấu

Công trình xây dựng đạt hiệu quả kinh tế thì đầu tiên là phải lựa chọn một sơ

đồ kết cấu hợp lý Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định và tiết kiệm

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

2.1.1.1 Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà

Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà gồm các loại sau:

- Cấu kiện dạng thanh: Cột, dầm,…

- Cấu kiện phẳng: Tường đặc hoặc có lỗ cửa, hệ lưới thanh dạng giàn phẳng, sàn phẳng hoặc có sườn

- Cấu kiện không gian: Lõi cứng và lưới hộp được tạo thành bằng cách liên kết các cấu kiện phẳng hoặc thanh lại với nhau Dưới tác động của tải trọng, hệ không gian này làm việc như một kết cấu độc lập

Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất, nó được tạo thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản kể trên

2.1.1.2 Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng

Hệ khung chịu lực (I): Hệ này được tạo bởi các thanh đứng (cột) và thanh

ngang (dầm) liên kết cứng tại những chỗ giao nhau giữa chúng (nút) Các khung phẳng liên kết với nhau bằng các thanh ngang tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệ kết cấu tường chịu lực Nhưng nhược điểm của phương án này là tiết diện cấu kiện lớn (do phải chịu phần lớn tải trọng ngang), độ cứng ngang bé nên chuyển vị ngang lớn và chưa tận dụng được khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng

Hệ tường chịu lực (II): Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của

nhà là các tường phẳng Vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế để chịu tải trọng đứng Nhưng trong thực tế, đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang bao giờ cũng chiếm ưu thế nên các tấm tường được thiết kế chịu cả tải trọng

ngang và tải trọng đứng Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường qua bản sàn Các tường cứng làm việc như các dầm consol có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này thích hợp với công trình có chiều cao không lớn và yêu cầu các khoảng không gian bên trong không quá lớn

Hệ lõi chịu lực (III): Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở

có tác dụng nhận toàn bộ tải trọng lên công trình truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực được tải trọng ngang khá tốt và tận dụng vách tường bê tông cốt thép làm vách cầu thang Tuy nhiên, để hệ kết cấu tận dụng được hết tính năng thì sàn phải dày và chất lượng khi thi công giữa chỗ giao của sàn và vách phải đảm bảo

Hệ hộp chịu lực (IV): Hệ này truyền lực trên 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 Hệ này chịu tải trọng rất lớn thích hợp cho xây dựng những toà nhà siêu cao tầng (thường trên 80 tầng)

Hình 2.1: Phân loại hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng

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

Các hệ hỗn hợp được tạo thành từ sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều hệ cơ bản nói trên, một số hệ hỗn hợp thường gặp như sau:

- Hệ khung-tường chịu lực;

Sơ đồ giằng: Khi khung chỉ chịu được phần tải trọng thẳng đứng tương ứng

với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác chịu (lõi, tường, hộp,v.v…) Trong

sơ đồ này, tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô cùng Theo cách quan niệm này, tất cả các hệ chịu lực cơ bản

và hỗn hợp tạo thành từ các tường, lõi và hộp chịu lực cũng đều thuộc sơ đồ giằng

Sơ đồ khung-giằng: Khi khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và

ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trong trường hợp này, khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng).Theo cách quan niệm này, hệ khung chịu lực cũng được xếp vào sơ đồ khung-giằng

2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Qua việc phân tích và chỉ ra ưu, nhược điểm của từng hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng thấy rằng việc sử dụng kết cấu lõi chịu tải trọng đứng và ngang kết hợp với khung sẽ làm tăng hiệu quả chịu lực của toàn hệ kết cấu đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng đối với khung không gian Đặc biệt, khi có sự hỗ trợ của lõi sẽ làm giảm tải trọng ngang tác dụng vào từng khung Do vậy, giải pháp kết cấu cho công trình chung cư Nam Vĩnh Yên là hệ hỗn hợp kết cấu khung cột chịu lực, dầm

bê tông cốt thép kết hợp với lõi chịu tải trọng ngang (theo sơ đồ khung-giằng)

2.1.4 Lựa chọn vật liệu làm kết cấu công trình

Bê tông sử dụng: Bê tông cấp độ bền B25 có:

Cường độ tính toán chịu nén - Rb = 14,5MPa = 1450T/m2; Cường độ tính toán chịu kéo - Rbt = 1,05MPa = 105T/m2 Cốt thép: Cốt thép loại CII có:

Cường độ tính toán chịu kéo, nén - Rs =Rsc= 280Mpa;

Cường độ tính toán chịu cắt - Rsw = 225Mpa

2.2 Lập mặt bằng kết cấu

2.2.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột

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

1, 2 1,5

yc c

b

N A

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);

Rb – Cường độ tính toán về nén của bêtông

k = 1, 2 1,5  – Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột

Cột sau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn:

Hình 2.2: Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột giữa C2

( )

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

Do diện tích cột vách trên mặt bằng là nhỏ nên để đảm bảo ổn định của công trình, ta sơ bộ giữ nguyên kích thước tiết diện cột vách toàn bộ công trình

Chọn kích thước tiết diện cột trong là C2:( 60x60) (cm)

2.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm

Chiều cao tiết diện dầm hd chọn sơ bộ theo nhịp:

Ta có:

( ) ( )

Bảng 2.2: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm tầng điển hình

TT Tên dầm Loại dầm Nhịp Lmax

2.2.4 Lựa chọn chiều dày sàn

Chiều dày sàn được chọn theo công thức:

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 ÷ 45 cho sàn làm việc hai phương và m = 30 ÷ 35 cho sàn làm việc một phương

X t các ô s n: 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 tỷ số các cạnh l2/l1 ≤ 2  ô sàn làm việc theo 2

phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh)

+ Loại 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 >2  ô sàn làm việc theo 1 phương

(thuộc loại bản dầm)

Mặt bằng diện tích các ô sàn:

Hình 2.3: Mặt bằng kết cấu thể hiện vị trí các ô bản

Bề dày các ô sàn được tính toán ở bảng 2.3

Bảng 2.3: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện sàn

Nhằm thỏa mãn giả thiết kết cấu sàn là vách cứng trong mặt phẳng ngang, nghĩa là có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm (biến dạng được) ngoài mép sàn của các lý thuyết tính toán nhà cao tầng hiện nay, dẫn đến chuyển vị ngang

ở mỗi cao trình nhà cao tầng là không đổi Sàn càng cứng, chu kỳ dao động, gia tốc dao động sẽ giảm đi, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Và thông thường, nếu cứ “chồng” tầng lên mà mỗi sàn vẫn được tính toán như 1 sàn độc lập, khả năng

độ cứng của giả thiết sẽ không đảm bảo tuyệt đối – công trình sẽ “rung, lắc” nhẹ khi tính toán đến thành phần động (gió động, động đất) Do vậy, để đảm bảo cho sàn nhà có một độ cứng nhất định, đảm bảo chịu tải ngay cả khi có gió động hay động đất, quyết định chọn tiết diện sàn như sau:

2.3.1.2 Tĩnh tải do tường ngăn

Được tính theo công thức sau:

 ( ) (2-4) Trong đó:

n – hệ số vượt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737 – 95;

b – bề rộng các lớp cấu tạo;

h – chiều cao lớp cấu tạo

 - trọng lượng riêng của vật liệu tường

Bảng 2.5: Tĩnh tải tường ngăn

STT Các lớp cấu

tạo

b (m)

toán

Hệ số cửa (25 )

2.3.3.1 Tính toán tải trọng gió thành phần tĩnh

Áp lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh luôn được tính theo công thức sau: Gió đẩy: Wđ = W0.n.k.Cđ.h

h- chiều cao tầng đang xét tới

2.3.3.2 Tính toán tải trọng gió động

Điều đầu tiên mà chúng ta cần hiểu thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra Giá trị của lực này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình

- Xác định phạm vi tính toán

Thành phần động của tải trọng gió phải được kể đến khi tính toán các công trình tháp, trụ, ống khói, cột điện, thiết bị dạng cột, hành lang băng tải, các giàn giáo lộ thiên, các nhà nhiều tầng cao hơn 40m, các khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp có độ cao trên 36m và tỉ số độ cao trên nhịp lớn hơn 1,5

Căn cứ đặc điểm công trình, tác giả quyết định không tính toán tải trọng gió động Tính gió tầng 3: với các số liệu tra được ta có giá trị thành phẫn tĩnh tải trọng gió tác dụng là:

Wiđ

(t/m 2 )

Gió hút

Wih

(t/m 2 )

Cao tầng

hi

(m)

Gió đẩy Wttiđ

(t/m)

Gió hút Wttih

2.4 Tổ hợp tải trọng

Các tổ hợp tải trọng được tính toán theo TCVN 2737-1995, cụ thể như sau:

- Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải;

- Tổ hợp 2: Tĩnh tải + Gió X;

- Tổ hợp 3: Tĩnh tải + Gió XX;

- Tổ hợp 4: Tĩnh tải + Gió Y;

- Tổ hợp 5: Tĩnh tải + Gió YY;

- Tổ hợp 6: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió X;

- Tổ hợp 7: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió XX;

- Tổ hợp 8: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió Y;

- Tổ hợp 9: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió YY;

- Tổ hợp 10: Tổ hợp bao (Tổ hợp 1÷9)

Trong đó: Gió XX là gió trực đối với gió X, tương tự như vậy với gió Y và gió YY Giá trị nội lực gió được mô hình hóa trong phần mềm Etabs và được thể hiện trong

các hình A.8÷A.11 Phụ lục

2.5 Lựa chọn phần mềm, lập sơ đồ tính toán

Phần mền ứng dụng tính toán nội lực: sử dụng phần mền ETABS phiên bản ETABS 9.7.4

Hệ kết cấu của nhà là hệ khung kết hợp vách - lõi chịu lực Mặt bằng nhà đối xứng

và tỷ số L/B = 2,35 nên ta tính toán nội lực bằng khung không gian

Khung không gian được mô tả vào chương trình Etabs 9.7.4 với các phần tử dầm, cột khai báo là frame, các phần tử sàn khai báo là phần tử shell và các phần tử vách, lõi khai báo là phần tử wall

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN

3.1 Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt th p

Cột trong công trình là cột chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên Nội lực tác dụng theo các phương như sau:

Nz – Lực nén dọc trục;

My – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng khung;

Mx – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng khung

Hình 3.1: Mô hình biểu diễn nội lực trong cột

Trục x là trục theo phương cạnh dài công trình, trục y là trục theo cạnh ngắn công trình

Tính toán cốt thép cho cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo tài liệu

“Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs.Nguyễn Đình Cống Tài liệu này trình bày cách tính cốt thép theo phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn BS8110 của nước Anh và ACI 318 của Mỹ, tác giả Gs.Nguyễn Đình Cống đã dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005)

3.1.1 Tính toán tiết diện chữ nhật

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

x z

y

My

Mx N

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

M M

Độ lệch tâm 1

M e N

  

max x; y

Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

0

0,30

e h

   tính toán gần như nén đúng tâm

2

1, 028 0, 0000288 0, 0016

      (3-7) Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:

e

b e

e h

   đồng thời x1Rh0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Với mức độ gần đúng, có thể tính x theo công thức sau:

0 2 0

1

1 50

R R

e h

   đồng thời x1Rh0 Tính toán theo trường

hợp nén lệch tâm lớn Lấy k = 0,4, tính Ast theo công thức sau:

3.1.2 Tính toán tiết diện vuông

Tiết diện vuông chịu nén lệch tâm xiên có thể được tính toán như đối với tiết diện chữ nhật như đã trình bày ở mục 4.1.1

Riêng đối với tiết diện vuông có cốt thép đặt đều theo chu vi với số lượng từ 12 thanh trở lên (12,16,20,…) có thể được tính gàn đúng bằng cách quy về tiết diện tròn có đường kính D1, 05C x Tính với lực nén N và mômen tổng

  với AC xC y  b h Tùy theo kết quả tính được mà có cách đánh giá và xử lý như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng

3.2 Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt th p

Tiết diện ngang của cấu kiện chịu nén thường có dạng hình vuông, chữ nhật, tròn, đa giác đều hoặc chữ I, chữ T

Trong cấu kiện chịu nén cần đặt khung cốt thép gồm các cốt thép dọc và cốt thép ngang (hình 3.1a)

3.2.1 Cốt thép dọc chịu lực

Đó là các cốt thép được kể đến khi xác định khả năng chịu lực của cấu kiện Cốt thép dọc chịu lực thường dùng các thanh có đường kính    12 40 Khi cạnh tiết diện lớn hơn 200mm thì nên chọn   16

Trong cấu kiện nén đúng tâm, cốt thép dọc được đặt đều theo chu vi (hình 3.1b) Trong cấu kiện nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật nên đặt cốt thép dọc chịu lực tập trung theo cạnh b và chia ra hai phía: A s và A s Cốt thép A s ở về phía chịu nén nhiều hơn (gần hơn với điểm đặt lực N) Cốt thép A s ở về phía đối diện vớiA s, chịu

kéo hoặc nén ít hơn (xa điểm đặt N hơn) Khi A s A s, ta có trường hợp cốt thép đối

xứng; khi A s  A s - có cốt thép không đối xứng (hình 3.1c,d)

Hình 3.2: Cốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện cột BTCT

Đặt cốt thép đối xứng làm cho thi công được đơn giản Khi cấu kiện chịu

mômen đổi dấu có giá trị gần bằng nhau thì việc đặt cốt thép đối xứng là hợp lý về phương diện chịu lực

Với một cặp nội lực gồm M và N đã biết thì tính toán cốt thép không đối xứng thường cho kết quả tổng lượng cốt thép ít hơn so với tính toán cốt thép đối xứng Tuy vậy, trong nhiều trường hợp thì sự chênh lệch đó là không đáng kể

Chỉ nên tính toán và đặt cốt thép không đối xứng trong một số trường hợp đặc biệt khi mà cấu kiện chịu mômen không đôi dấu (hoặc M theo chiều này khá lớn hơn M theo chiều kia) và việc tính toán chứng tỏ rằng nếu đặt cốt thép không đối xứng sẽ

có hiệu quả tiết kiệm đáng kể

Gọi Ast là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực Đặt t st

b

A A

bằng diện tích tiết diện

Nên hạn chế tỉ số cốt thép t

0 t max (3-12) Lấy 0 2min Giá trị max được quy định tùy thuộc quan điểm sử dụng vật liệu Khi cần hạn chế việc sử dụng quá nhiều thép, người ta lấy max 3% Để bảo đảm sự làm việc chung giữa thép và bê tông, thường lấy max 6%

Hình 3.3: Cốt thép dọc cấu tạo và cốt thép đai

3.2.3 Cốt thép ngang

Trong khung buộc, cốt thép ngang là những cốt đai, chúng có tác dụng giữ vị trí của cốt thép dọc khi thi công, giữ ổn định của cốt thép dọc chịu nén Trong trường hợp đặc biệt, khi cấu kiện chịu lực cắt khá lớn thì cốt đai tham gia chịu lực cắt

Đường kính cốt đai max

14

đ

   và 5mm

Khoảng cách cốt đai a đ kmin và a0

max

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

Khi R sc400 MPa lấy k = 15 và a0 500 mm;

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

Về hình thức, cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc và giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra theo bất kì hướng nào Muốn vậy, các cốt thép dọc (tối thiểu là cách một thanh) cần được đặt vào chỗ uốn của cốt thép đai và các chỗ uốn này cách nhau không quá 400 mm theo cạnh tiết diện Khi chiều rộng tiết diện không lớn hơn 400mm và trên mỗi cạnh có không quá 4 thanh cốt thép dọc, được phép dùng một cốt thép đai bao quanh toàn bộ cố thép dọc (hình 4.3)

3.3 Áp dụng tính toán bố trí cốt th p cấu kiện cột

3.3.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện cột

Với mỗi nhóm cột đã kí hiệu trong mặt bằng định vị cột, vách (xem bản vẽ

KC-05) ta chọn ra từ một đến hai cột điển hình có nội lực lớn nhất để tính thép Đối

với mỗi loại tổ hợp tải trọng (Combo), ta tính toán cho hai vị trí là đầu và cuối cột

Tính toán thép cho cột dựa theo tiêu chuẩn mới TCXDVN 5574 – 2012 nên các thông số về vật liệu lấy theo tiêu chuẩn này có giá trị như sau:

Bê tông cấp độ bền B25 có: Rb = 14,5 MPa = 1450 T/m2

Eb = 30103 MPa = 30105T/m2

ξR = 0,595

αR = 0,418

Thép CII có: Rs = Rsc = 280 MPa = 28000 T/m2

Tính toán cốt th p cho cột C1 tầng 1 theo khung trục 2 :

1 Tính toán Cột C1 có tiết diện (400x400) (mm)

Cặp 1: M ymax ; Ntư ; M xtư

Cặp 2: Mxmax ; M ytư ; Ntư

0.0047 47 0

28000 1450

e b e st

0.005 50 0

28000 1450

e

b e

Ta chon thép cột gồm 12 25 (As = 58,92 cm2 ) bố trí xung quanh chu vi cột Hàm lượng cốt thép :

3.3.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện cột

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

Đường kính cốt đai: đai > 1/4max của cốt dọc và đai  5mm

2 Tính toán Cột C1 có tiết diện (600x600) (mm)

Cặp 1: M ymax ; Ntư ; M xtư

Cặp 2: Mxmax ; M ytư ; Ntư

0.01 100 0

28000 1450

e b e st

C  C Tính toán theo phương X

600

y

hC  mm

3.3.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện cột

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

Đường kính cốt đai: đai > 1/4max của cốt dọc và đai  5mm

3.4 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt th p

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, v.v…Thường gặp nhất là tiết diện chữ nhật và chữ 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 3.6: 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 4.5)

Hình 3.7: Các loại cốt thép trong dầm

a) 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 4.6 Khoảng cách, diện tích cốt xiên và cốt đai được xác định theo tính toán

3.5 Áp dụng tính toán bố trí cốt th p cấu kiện dầm

3.5.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện dầm

Dựa vào nội lực xuất ra từ phần mềm Etabs, ta lấy ra ba tổ hợp tải trọng lớn nhất tại ba vị trí của dầm (hai gối + nhịp giữa) và tính toán thép cho dầm chính của tầng điển hình