Thiết kế chung cư CT1A văn khê hà đông hà nội

Nội dung của khóa luận gồm các phần: - Phần 1: Kiến trúc - Phần 2: Kết cấu - Phần 3: Thi công - Phần 4: Lập dự toán cho một tầng điển hình Thông qua khóa luận tốt nghiệp, em mong muốn c

`

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo 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

`

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 CƯ CT1A” Nội dung của khóa luận gồm các

phần:

- Phần 1: Kiến trúc

- Phần 2: Kết cấu

- Phần 3: Thi công

- Phần 4: Lập dự toán cho một tầng điển hình

Thông qua khóa luận tốt nghiệp, em mong muốn có thể hệ thống hoá lại toàn bộ kiến thức đã học cũng như đưa giải pháp vật liệu và kết cấu mới vào triển khai cho công trình Do khả năng và thời gian hạn chế, đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự chỉ dạy và góp ý của các thầy

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 18 tháng 12 năm 2018

Sinh viên thực hiện

TRIỆU VĂN SINH

`

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 CT1A 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 Hà Nội

Tòa chung cư cao tầng CT1A 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 Hà Nội

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Chung cư cao tầng CT1A được xây dựng với diện tích 24,5x48=1176 m2, nằm trong khu đô thị mới Văn Khê-Hà Đông-Hà Nội Tòa nhà bao gồm 11 tầng, chiều cao công trình là 39,5 m Trong đó, gồm 9 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: Văn Khê-Hà Đông-Hà Nội

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

`

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở Văn Khê-Hà Đông-Hà Nội, 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

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

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 3 thang máy và 3 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

`

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

`

Với khí hậu nhiệt đới của TP.Hà Nội 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

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

`

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 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 kêt 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

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 CT1A 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:

`

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 bê tông ;

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:

2.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm

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

`

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

TT dầm Tên

Loại dầm

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

Ta có sàn S1:

Xét tỷ số: 2

1

5 1.25 2 4

l

l     sàn 2 phương 1

3.3 0.073( )45

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:

+ γi: Trọng lƣợng riêng lớp cấu tạo

+ δi : Bề dày lớp cấu tạo

Cụ thể với sàn phòng ở có cấu tạo các lớp nhƣ sau:

`

 Tải trọng thang máy

Thang máy được chọn từ catalog nhà sản xuất có trọng lượng bản thân là

P: giá trị tải thang máy kể vào mô hình

G: TLBT thang máy + sức tải thang máy; k: hệ số động, k = 1.5÷2

 Sàn phòng kỹ thuật thang máy, điện nước lấy như với sàn

phòng ở

b Tĩnh tải tường

Dưới đây là gía trị tĩnh tải tính cho 1m chiều cao tường đơn vị khi

chất vào mô hình sẽ là chiều cao tường thật nhân với tĩnh tải 1m đơn vị

i n G i

2 -Hai lớp trát 0.03 1.8 0.15 1.3 0.19 Tải phân bố trên 1m dài 1.22 1.37

i n G i

2 -Hai lớp trát 0.03 1.8 0.18 1.3 0.24

i n G i

2 -Hai lớp trát 0.03 1.8 0.05 1.3 0.07 Tải phân bố trên 1m dài 0.25 0.29

200 (kG/m2), hoạt tải mái là 75 (kG/m2), hoạt tải kỹ thuật ( thang máy, điện , nước) là 750 (kG/m2)

Tính hoạt tải tính toán:

+Phòng ở, ban công: ptt=n ptc =1,2.200=240 (kG/m2) = 0,24 (T/m2)

Các phòng chức năng khác xem trong bảng phụ lục

Bảng thống kê hoạt tải các phòng

Ki - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng

`

C - Hệ số khí động , c+ = 0,8 đối với phía gió đẩy và c=-0,6 đối với phía gió

hút

n - Hệ số vượt tải, n = 1,2

Ta sử dụng phương án dồn tải gió về các dầm

-Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng của công

Wiđ: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió đẩy

Wih: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió hút

qiđ Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió

-Tính toán chi tiết tải trọng gió xem bảng sau:

2 8.75 1.153 0.11 0.08 3.50 0.37 0.28 Tầng 3

3 12.25 1.209 0.11 0.08 3.50 0.386 0.289 Tầng 4

4 15.75 1.252 0.11 0.09 3.50 0.400 0.300 Tầng 5

5 19.25 1.288 0.12 0.09 3.50 0.411 0.308 Tầng 6

6 22.75 1.318 0.12 0.09 3.50 0.210 0.158 Tầng 7

7 26.25 1.345 0.12 0.09 3.50 0.215 0.161 Tầng 8

8 29.75 1.369 0.12 0.09 3.50 0.218 0.164 Tầng 9

9 33.25 1.390 0.13 0.10 3.50 0.44 0.33 Tâng 10

9 33.25 1.390 0.13 0.10 3.50 0.44 0.33 Sân thƣợng

10 36.75 1.410 0.13 0.10 3.50 0.23 0.17 Tâng mái

Zi là cao độ mức sàn các tầng so với cos mặt đất

2.4 Tổ hợp tải trọng

Các tổ hợp tải trọng đƣợc tính toán theo TCVN 2737-1995, cụ thể nhƣ 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;

`

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 MÓNG

Hình 3.1: Quy trình thiết kế móng

3.1 Điều kiện địa chất công trình

Trụ địa chất của khu đất xây dựng công trình được xây dựng dựa trên báo cáo khảo sát địa chất của chủ đầu tư cung cấp

Các dữ liệu về các lớp đất dưới móng công trình ở Hà Nội được được trình

Độ

ẩm (%)

Trọng lƣợng

tự nhiên,

γ (T/m 3

)

Lực dính đơn vị, C (Kg/cm2)

Góc ma sát trong φ

Mô đun biến dạng,

E 0 (T/m2)

Trị số SPT

`

Hình 3.2: Hố khoan địa chất của nền đất dưới chân công trình

3.2 Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình

3.2.1 Đề xuất phương án móng

Việc lựa chọn phương án móng phụ thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn và tải trọng tại chân cột,đảm bảo yêu cầu về độ lún của công trình Ngoài ra còn phụ thuộc vào địa điểm xây dựng để lựa chọn biện pháp thi công cọc

Lực dọc lớn nhất tại chân cột với cột biên là 689,56T , cột giữa là 868,91 T,

thấy rằng các giá trị nội lực này là khá lớn nên phải chọn móng cọc sâu để đưa tải

trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới

-Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn;

- Khó thi công khi phải xuyên qua lớp sét cứng hoặc cát chặt

- Phương án móng cọc khoan nhồi :

+ Ưu điểm :

- Có thể khoan đến độ sâu lớn, cắm sâu vào lớp cuội sỏi;

- Kích thước cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn , chịu tải trọng động tốt;

- Không gây chấn động trong quá trình thi công

`

3.3 Tính toán cọc

Từ phương án đề xuất ở trên, nhận thấy lực dọc lớn nhất ở chân cột truyền xuống móng là xấp xỉ 900T , từ đó ta quyết định lựa chọn giải pháp móng cọc ép Cọc được sử dụng là loại cọc có tiết diện 300X300 mm

Đầu cọc phải được cắm vào lớp cuội sỏi to (lớp thứ 6 như trong Bảng 3.1) với chiều dài khoảng 6,9m

Sức chịu tải của cọc được tính toán dựa theo trị số xuyên tiêu chuẩn SPT

theo công thức của Nhật Bản và của Meyehof trong tiêu chuẩn TCXD 10304:2014

3.3.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

P = γcb γ‟cb.R.Ac + Ra.As (3-1) Trong đó: Hệ số điều kiện làm việc γcb = 0,85

Hệ số kể đến phương pháp thi công cọc γcb‟ = 1,00

Sức chịu tải của cọc:



Trong đó:

A : diện tích ngang mũi cọc

f i: cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp thứ i trên thân cọc tính theo công thức:

Trong đất rời:

2 ,

i s i

K2: là hệ số lấy bằng 2 với móng cọc ép, và bằng 0 đối với cọc nhồi

Nsi: là chỉ số SPT trung bình của lớp thứ i trên thân cọc Trong đất dính

`

f L: Là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d cho của cọc đóng, xác định biểu đồ trên hình 3.1

Hình 3.4: Chiều sâu cọc/ đường kính cọc : L/d

Cu: là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, xác định theo

công thức:

 hệ số an toàn đối với cọc chịu nén tính theo công thức:

0

n k

g g g g

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: qb = K1×Np = 214,2 T/m2

Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟v = 2,14+1×1,79= 3,93 T/m2 Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính: cu,i = 6,25×7/10= 4,38 T/m2

qb×Ab = 214,2×0.09= 19,28T

u×∑fi×li = 1×0,5×1×6,25×(2,3-1,3)+0= 2,2 T

`

Bảng 3.2: Bảng tính sức chịu tải của cọc theocông thức Meyerhof

Dung trọng

q b: là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc xác định như sau:

Khi mũi cọc nằm trong đất rời qb= 300 Np cho cọc đóng (ép) và qb= 150Npcho cọc khoan nhồi

Khi mũi cọc nằm trong đất dính qb= 9.cu cho cọc đóng (ép) và qb= 6 cu cho cọc khoan nhồi

Đối với cọc đóng và cọc ép, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ „„i‟‟

và cường độ sức khác trên đoạn cọc nằm trong đất dính thứ „„i‟‟:

f s,i =  p f L c u,i 3 (3-7) Trong đó:

 p: là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ trên hình 3.1

f L: là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ trên hình 3.2;

N p :là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc;

c u: là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đát dính, khi không có

số liệu sức kháng cắt không thoát nước cu xác định trên các thiết bị thí nghiệm cắt đất trực tiếp hay thí nghiệm nén ba chục có thể xác định từ thí nghiệm nén một trục

nở ngang tự do (cu=qu/2) hoặc từ chỉ số SPT trong đất dính: cu,i = 6,25 Nc,i tính bằng kPa, trong đó Nc,i là chỉ số SPT trong đất dính

N :là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời "i” ;

`

Bảng 3.3: Bảng tính sức chịu tải của cọc theo công thức Nhật bản

Dung trọng đất

'v cu,i p fL qb Ab fi ufi.li R (m) (T/m3) (T/m2) (T/m2) (T/m3) (T/m2) (T/m2) (T) (T)

3.3.5 Lựa chọn sức chịu tải

Dự kiến cọc cắm sâu đến cao độ 24m Áp dụng cơng thức lựa chọn sức chịu tải cọc:

R = min( RVL, RMeyerhof, RNB) = min(112,48; 100,46; 97,2) = 97,2T

Vậy chọn sức chịu tải của cọc R = 97,2T

3.4 Tính tốn kiểm tra bố trí cọc

3.4.1 Tính tốn số lượng cọc trong đài

Số cọc ép của mỗi đài mĩng đƣợc tính tốn bố trí sơ bộ dựa vào lực dọc lớn nhất tại chân cột Nmax theo cơng thức:

- P : Sức chịu tải của một cọc;

Mặt bằng chân cột, lõi vách trong bản vẽ kết cấu KC-07

Khoảng cách giữa các tim cọc  3d = 90 cm, lấy bằng 900cm; Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài  0,7d = 21 cm lấy bằng 30 cm; Mặt bằng bố trí cọc cho móng như hình vẽ sau:

14

Hình 1 Kích thước đài cọc móng M2

- Chi tiết bố trí cọc ép và mặt bằng kết cấu móng lần lượt được thể hiện trong bản vẽ KC-13.

5.4.2 Xác định kích thước đài móng, giằng móng

Dựa trên số cọc được bố trí cho một đài đã tính toán ở mục 3.2.3 đồng thời theo kinh nghiệm, ta đưa ra kích thước đài móng như sau:hd 2d  200

hd 2d  200 = 2 × 300 200 = 600 200

Chọn : hd = 1500 (mm)

- Cạnh dài và cạnh ngắn của đài móng tính theo khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài

Các kích thước chi tiết của đài móng được thể hiện trong bản vẽ KC - 13

Kích thước của giằng móng được tính toán tương tự như đối với dầm, ngoài ra còn phải kể đến nội lực của chân cột truyền xuống và được thể hiện trong bảng 3.4

Bảng 3.4: ích thước tiết diện của giằng móng (cm)

Tên giằng móng Chiều cao tiết diện h Chiều rộng b

3.4.3 Lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình

Sau khi tính toán, xác định được kích thước của cọc, đài móng, giằng móng tiến hành lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình

Mặt bằng kết cấu móng được thể hiện trong bản vẽ KC-07

3.4.4 iểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc

Nội lực chân cột xuất ra từ etab

Toàn bộ công trình được mô hình hóa theo sơ đồ tổng thể 3D để có sự làm việc đồng thời của kết cấu bên trên và hệ đài giằng (hình 3.5) và được phân tích bằng máy tính với việc sử dụng chương trình phân tích kết cấu Etabs 9.7.4 Đài móng được mô hình là các tấm bản có kể đến ảnh hưởng của độ dày chịu cắt, giằng móng và cọc là các phần tử thanh mà cụ thể là dầm và cột

Đối với cọc ép ta sử dụng lý thuyết cọc trên nền đàn hồi, gán dưới các chân cọc là các gối lò xo Độ cứng của k gối lò xo là một đại lượng vật lý được tính toán theo công thức định luật Hooke theo:

P

Trong đó:

– P là lực tác dụng lên một cọc, để đơn giản ta có thể lấy P = P ;

– là độ lún của đài cọc i, theo mục 7.3.2 trong TCVN 10304-2014:

 = 0,2Sgh

Sau đó ta thực hiện các bước để xây dựng mô hình đài móng như sau:

+ Bước 1: Khai báo đài móng, các giằng móng và các cọc lần lượt bằng các tấm sàn dày 0,9m; các dầm và cột có kích thước như các tiết diện đã chọn ;

+ Bước 2: Vẽ các cọc, đài cọc và giằng trên phần mềm Etabs dựa vào bản vẽ mặt bằng bố trí cọc và đài giằng ;