Giới thiệu chung về công trình
1.1.1 Tên và địa điểm xây dựng
- Công trình: CHUNG CƯ CAO CẤP SUNNY
- Địa điểm: Số 24 đường H a Phong - Thành phố Việt Trì - Phú Thọ
Trước tình hình mật độ dân số cao tại các thành phố, nhu cầu về nhà ở đang ngày càng gia tăng và trở nên cấp thiết Do đó, việc phát triển các dự án xây dựng chung cư cao tầng trong đô thị đang thu hút sự chú ý lớn từ xã hội.
Công trình chung cư cao cấp Suny được xây dựng trong chiến lược phát triển nhà ở cao cấp tại khu đô thị Thành phố Việt Trì Với vị trí trung tâm và hệ thống giao thông thuận lợi, Suny mang lại nhiều ưu thế về vị trí cho cư dân.
Tòa nhà 9 tầng với diện tích mỗi sàn khoảng 600 m², bao gồm một tầng hầm cho gara và thiết bị kỹ thuật, nổi bật với tầng một là khu sinh hoạt chung Công trình chung cư này thể hiện tính ưu việt của kiến trúc hiện đại, kết hợp vẻ đẹp thẩm mỹ, tiện nghi trong sử dụng và hiệu quả kinh tế.
1.1.2 Nhu cầu cần có của công trình
Công trình cần đáp ứng các yêu cầu thiết yếu của người sử dụng, đảm bảo đầy đủ tiện nghi và tạo cảm giác thoải mái Đồng thời, công trình phải có độ bền vững, bảo đảm thời gian sử dụng trên 50 năm.
- Ngoài ra, công trình phải đảm bảo yếu tố mĩ quan để góp phần làm đẹp thêm cho cảnh quan đô thị của thành phố
1.1.3 Chức năng và nhiệm vụ của công trình
- Công trình nằm trong dự án phát triển Thành phố Việt Trì của tỉnh Phú Thọ chức năng chính của công trình là cung ứng nhà ở cho nhân dân
1.1.4 Quy mô của công trình
Công trình là nhà ở nhiều tầng (9 tầng) và 1 tầng hầm với:
- Lưới cột theo phương ngang là: 7,2m (2 nhịp)
- Lưới cột theo phương dọc là: 6m (6 nhịp)
- Chiều cao tầng là 3m, chiều cao tầng 1 là: 3,9m, tầng hầm 3,4m.
Giải pháp kiến trúc công trình
Công trình được thiết kế với mặt đứng cao liên tục và đơn điệu, không có sự thay đổi đột ngột về chiều cao, giúp giảm biên độ dao động lớn Mặc dù vậy, nó vẫn tạo ra sự cân đối cần thiết Hình khối công trình được tổ chức đơn giản, rõ ràng và đối xứng, với sự lặp lại của các cửa sổ từ tầng 2 đến tầng 9, tạo nên vẻ đẹp thẩm mỹ Hệ thống khung cột từ dưới lên trên giúp giảm sự đơn điệu về kiến trúc, trong khi phần mái lợp ngói đỏ kết hợp với cột thu lôi mang lại vẻ thanh thoát cho công trình.
+30.3 +30.3 tÇng 1 tÇng 2 tÇng 3 tÇng 4 tÇng 5 tÇng 6 tÇng 7 tÇng 8 tÇng 9 tầng mái
Sàn tầng hầm ở cao trình -3.4m với cốt 0,00 được thiết kế làm gara chung cho khu nhà, đồng thời chứa các thiết bị kỹ thuật quan trọng như kho cáp thang máy, trạm bơm nước cấp và khu bếp phục vụ.
Hình 1.2: Mặt bằng tầng hầm
- Tầng 1 được chia làm hai phần, một phần đặt ở cao trình -0,45m, một phần đặt ở cao trình 0,00m, tổng chiều cao 3,9m Tầng 1 được thiết kế làm
Khu sinh hoạt chung bao gồm bảy nhiệm vụ chính: một phòng trà, một khu dịch vụ hỗ trợ các hoạt động sinh hoạt của cư dân, và một khu bách hóa phục vụ nhu cầu mua sắm.
Từ tầng 2 đến tầng 9, mỗi tầng bao gồm 8 căn hộ khép kín, mỗi căn hộ có diện tích trung bình khoảng 60m², gồm 2 phòng ngủ, 1 bếp, 1 nhà vệ sinh và 1 phòng khách Đặc biệt, mỗi căn hộ đều có 2 mặt tiếp xúc với thiên nhiên, mang lại không gian sống thoáng đãng và gần gũi với môi trường.
Hình 1.4: Mặt bằng tầng điển hình
Tầng mái được thiết kế với sân thượng rộng rãi, tạo không gian nghỉ ngơi thư giãn cho các hộ gia đình ở tầng trên, bao gồm hai bể nước Xung quanh có tường 200 cao 0,5m và tường 100 cao 0,8m Ngoài ra, trên mái còn được bố trí thêm 5
9 khối nhà có lợp ngói đỏ tạo điểm nhấn cho công trình, kết hợp vào đó là mái trung gian tạo sự tinh tế cho công trình
Hình 1.5: Mặt bằng tầng mái
Khu nhà được trang bị 2 thang bộ và 2 thang máy để phục vụ nhu cầu giao thông nội bộ Trung bình, mỗi thang bộ và thang máy sẽ phục vụ cho 4 hộ gia đình trên mỗi tầng, đảm bảo sự thuận tiện và hợp lý trong việc di chuyển.
10 Ưu điểm ủ mặt bằng ông trình:
- Tận dụng được không gian mặt bằng;
- Đảm bảo tiêu chuẩn của hộ gia đình là 2 ph ng ngủ;
- Tận dụng được ánh sáng, gió tự nhiên vì căn hộ nào cũng có mặt tiết xúc với thiên nhiên;
- Thuận tiện cho đi lại vì có 2 thang máy và 2 thang bộ đảm bảo cho thoát hiểm người dân trong công trình
Tầng nhà có chiều cao 3m rất phù hợp với thiết kế nhà ở hiện đại, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống điều hòa nhiệt độ, giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả Hệ thống trần giả bằng thạch cao cũng được sử dụng để tăng tính thẩm mỹ và hiệu quả cách nhiệt cho không gian.
-3.4 tÇng 1 tÇng 2 tÇng 3 tÇng 4 tÇng 5 tÇng 6 tÇng 7 tÇng 8 tÇng 9 tầng mái tÇng tum tÇng m 2 tÇng m-3
S6 ct-3 01 tÇng 1 tÇng 2 tÇng 3 tÇng 4 tÇng 5 tÇng 6 tÇng 7 tÇng 8 tÇng 9 tầng mái tÇng tum tÇng m 2 tÇng m 3 mặt cắt b-b
- Nhìn trên mặt cắt ta thấy cửa sổ thiết kế là cửa kính kéo với chiều cao là 1,5m cách nền nhà 0,9 m
Ban công được trang bị lan can cao 1.2m, được làm từ các thanh thép hộp kích thước 20x40 và sơn tĩnh điện chống rỉ, với khoảng cách giữa các thanh lan can là 10cm Cốt nền hạ so với sàn nhà là 45mm Cửa ra vào có chiều cao 2,4m và chiều rộng 1m, thiết kế cửa 2 cánh giúp thuận tiện cho việc ra vào và đóng mở.
Công trình này đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn của một khu nhà ở cao cấp, đồng thời sở hữu vị trí đắc địa ngay trung tâm thành phố, thu hút sự quan tâm của nhiều người, đặc biệt là các cán bộ và cư dân làm việc, sinh sống trong khu vực nội thành.
Cấu tạo của một căn hộ:
- Ph ng bếp và vệ sinh;
Giải pháp kết cấu công trình
1.3.1 Giải pháp phương án móng
Giải pháp móng cho công trình được căn cứ vào tình hình địa chất và quy mô công trình
Công trình nhà cao tầng có tải trọng lớn tại chân cột, vì vậy giải pháp móng nông không khả thi Chúng tôi quyết định áp dụng phương án móng sâu, trong đó tải trọng được truyền qua đài cọc xuống lớp đất tốt ở độ sâu Chi tiết tính toán được trình bày trong chương IV.
Công trình nhiều tầng với 9 tầng và 1 tầng hầm có chiều cao lớn và tải trọng phức tạp, đòi hỏi một hệ kết cấu chịu lực hợp lý và hiệu quả Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng có thể được phân loại thành hai nhóm chính.
- Nhóm các hệ cơ bản: Hệ khung, hệ tường, hệ lõi, hệ hộp
- Nhóm các hệ hỗn hợp: Được tạo thành từ sự kết hợp giữa hai hay nhiều hệ cơ bản trên a Phân tí h ạng kết ấu khung
Hệ kết cấu thuần khung cho phép tạo ra không gian lớn và linh hoạt, phù hợp cho các công trình công cộng Mặc dù có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng hệ kết cấu này gặp nhược điểm khi chiều cao công trình lớn, thể hiện qua khả năng chịu tải trọng ngang kém và biến dạng lớn Để giảm thiểu biến dạng, cần thiết phải sử dụng mặt cắt dầm cột lớn, dẫn đến lãng phí không gian và vật liệu Trong thực tế, kết cấu thuần khung BTCT thường được áp dụng cho các công trình cao 20 tầng ở khu vực có cấp độ động đất ≤ 7, 15 tầng ở vùng có động đất cấp 8, và 10 tầng ở cấp 9.
* Hệ kết cấu vách và lõi cứng chịu lực:
Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí theo một phương, hai phương hoặc liên kết thành các hệ không gian gọi là lõi cứng, với khả năng chịu lực ngang tốt, thường được sử dụng cho các công trình cao trên 20 tầng Tuy nhiên, độ cứng theo phương ngang của vách tường chỉ hiệu quả ở những độ cao nhất định, và khi chiều cao công trình lớn, kích thước vách cần đủ lớn, điều này khó thực hiện Hơn nữa, hệ thống vách cứng cũng gây cản trở trong việc tạo ra các không gian rộng.
* Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng):
Hệ kết cấu khung giằng bao gồm sự kết hợp giữa hệ thống khung và vách cứng, thường được hình thành tại các khu vực như cầu thang bộ, cầu thang máy, và khu vệ sinh chung Các tường biên cũng là những khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực cần sự ổn định trong ngôi nhà Hai hệ thống khung và vách được liên kết với nhau thông qua hệ kết cấu sàn, trong đó hệ sàn liên khối đóng vai trò quan trọng.
Hệ thống kết cấu 15 rất lớn, trong đó vách đóng vai trò chính chịu tải trọng ngang, trong khi khung được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân chia chức năng rõ ràng này giúp tối ưu hóa các cấu kiện, giảm kích thước cột và dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc.
Hệ kết cấu khung - giằng là lựa chọn tối ưu cho nhiều công trình cao tầng, đặc biệt hiệu quả cho các tòa nhà lên đến 40 tầng Nếu thiết kế cho vùng động đất cấp 8, chiều cao tối đa của hệ kết cấu này là 30 tầng, trong khi cho vùng động đất cấp 9, chiều cao tối đa giảm xuống còn 20 tầng.
Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực chính:
Dựa trên thiết kế kiến trúc và các đặc điểm cụ thể của công trình, cần xem xét diện tích mặt bằng, hình dáng mặt bằng, hình dáng công trình theo phương đứng và chiều cao của công trình.
Công trình được thiết kế với diện tích mặt bằng lớn, hình dạng chữ nhật, chiều dài 36,0m và chiều rộng 14,4m Hình dáng công trình theo phương đứng đơn giản, không phức tạp Chiều cao tối đa của công trình đạt 33,0m, trong khi sàn mái nằm ở cao trình 28,9m.
Dựa vào các đặc điểm cụ thể của công trình, hệ kết cấu chịu lực chính được chọn là khung chịu lực Bên cạnh khung bê tông cốt thép, một lõi cứng cũng được bố trí tại vị trí thang máy để tăng cường khả năng chịu lực của công trình.
Lõi cứng có kích thước nhỏ và được bố trí ở vị trí thuận lợi, nhưng tiết diện của nó cũng khá hạn chế Để đảm bảo an toàn trong quá trình tính toán, phương pháp tính toán không xem xét sự tương tác giữa khung và lõi, nhằm tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc thực hiện các phép tính.
Khung là thành phần chịu lực chính trong công trình, đảm nhận tải trọng đứng và ngang theo diện chịu tải của khung Các nút khung được thiết kế là nút cứng, giúp tăng cường độ bền và ổn định cho toàn bộ cấu trúc.
- Lõi cứng được bố trí tại vị trí thang máy chịu một phần tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng
- Công trình thiết kế có chiều dài 36.0m, chiều rộng 14.4 m độ cứng theo phương dọc nhà lớn hơn nhiều độ cứng theo phương ngang nhà Do đó khi tính
16 toán để đơn giản và thiên về an toàn ta tách một khung theo phương ngang nhà tính như khung phẳng
Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu sàn nhà:
Hệ sàn đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự hoạt động của kết cấu công trình Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là cần thiết để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn Do đó, cần thực hiện phân tích kỹ lưỡng để xác định phương án phù hợp nhất với yêu cầu của kết cấu.
Ta xét các phương án sàn sau:
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn
Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công
Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn tăng lên đáng kể khi vượt khẩu độ lớn, điều này không chỉ làm tăng chiều cao tầng của công trình mà còn gây bất lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang Hệ quả là, việc này không chỉ không tiết kiệm chi phí vật liệu mà còn làm giảm không gian sử dụng hiệu quả.
Hệ dầm được thiết kế vuông góc theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh với nhịp nhỏ Khoảng cách giữa các dầm không vượt quá 2m, phù hợp với nhà có hệ thống lưới cột vuông.
Các giải pháp kỹ thuật của công trình
1.4.1 Giải pháp thông gió, chiếu sáng
Thông gió là yêu cầu thiết yếu trong thiết kế kiến trúc, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo vệ sinh và sức khỏe cho con người trong quá trình làm việc và nghỉ ngơi.
Mỗi phòng trong công trình đều được trang bị cửa sổ thông gió trực tiếp, giúp tăng cường lưu thông không khí Để đảm bảo sự thoải mái trong mùa hè, các căn hộ còn được bố trí thêm quạt hoặc điều hòa không khí, tạo ra hệ thống thông gió nhân tạo hiệu quả.
- Chiếu sáng: Kết hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo trong đó chiếu sáng nhân tạo là chủ yếu
- Về chiếu sáng tự nhiên: Các ph ng đều được lấy ánh sáng tự nhiên thông qua hệ thống sổ và cửa mở ra ban công
- Chiếu sáng nhân tạo: được tạo ra từ hệ thống bóng điện lắp trong các ph ng và tại hành lang, cầu thang bộ, cầu thang máy
1.4.2 Cấp thoát nước và phòng cháy chữa cháy
Hệ thống cấp nước cho ngôi nhà được thiết kế thông minh, sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước thành phố qua ống dẫn đến bể chứa trên mái Bằng cách sử dụng máy bơm, nước được bơm trực tiếp lên bể chứa, sau đó phân phối đến các căn hộ qua hệ thống ống dẫn Thiết kế này không chỉ tiết kiệm chi phí cho cấu trúc mà còn đảm bảo an toàn và cung cấp nước liên tục cho người sử dụng.
Đường ống cấp nước sử dụng ống thép tráng kẽm được lắp đặt ngầm trong tường và các hộp kỹ thuật Sau khi hoàn thành lắp đặt, đường ống cần được thử áp lực và khử trùng trước khi đưa vào sử dụng Tất cả các van và khóa sử dụng trong hệ thống phải là loại chịu áp lực để đảm bảo an toàn và hiệu quả.
- Thoát nước : Bao gồm thoát nước mưa và thoát nước thải sinh hoạt
Nước thải ở khu vệ sinh được xử lý qua hai hệ thống riêng biệt: hệ thống thoát nước bẩn và hệ thống thoát phân Nước bẩn từ các thiết bị như phễu thu sàn, chậu rửa, tắm đứng và bồn tắm sẽ được dẫn vào hệ thống ống đứng thoát riêng, sau đó chảy vào hố ga thoát nước bẩn và cuối cùng được chuyển ra hệ thống thoát nước chung.
Phân từ các xí bệt được dẫn vào hệ thống ống đứng thoát riêng và được thu gom vào ngăn chứa của bể tự hoại Hệ thống cũng được trang bị ống thông hơi có đường kính 60mm, được lắp đặt cao hơn mái nhà 70cm để đảm bảo thông thoáng.
Hệ thống thoát nước mưa sử dụng sênô 110 để dẫn nước từ ban công và mái nhà qua các ống nhựa ở góc cột Nước chảy xuống hệ thống thoát nước toàn nhà và cuối cùng được dẫn ra hệ thống thoát nước của thành phố.
- Xung quanh nhà có hệ thống rãnh thoát nước làm nhiệm vụ thoát nước mặt
Để đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy cho công trình, cần trang bị các bình cứu hỏa cầm tay ở mỗi tầng nhằm nhanh chóng dập tắt đám cháy ngay từ đầu Bên cạnh đó, nên lắp đặt một họng nước cứu hỏa tại tầng hầm để tăng cường hiệu quả chữa cháy.
Khi xảy ra cháy, việc thoát người là rất quan trọng Công trình cần có hệ thống giao thông ngang với hành lang rộng rãi, kết nối thuận tiện với hệ thống giao thông đứng Các cầu thang, bao gồm cầu thang bộ và thang máy, được bố trí linh hoạt trên mặt bằng, với mỗi thang máy và thang bộ phục vụ cho 4 căn hộ ở mỗi tầng.
Lưới cung cấp và phân phối điện đảm bảo cung cấp điện động lực và chiếu sáng cho công trình từ điện hạ thế của trạm biến áp Dây dẫn điện được sử dụng từ tủ điện hạ thế đến các bảng phân phối điện, với lõi đồng cách điện PVC trong hộp kỹ thuật Dây dẫn điện sau bảng phân phối ở các tầng được luồn trong ống nhựa mềm chôn trong tường, trần hoặc sàn, và dây dẫn ra đèn cần đảm bảo tiếp diện tối thiểu 1.5mm².
- Hệ thống chiếu sáng dùng đèn huỳnh quang và đèn dây tóc để chiếu sáng tuỳ theo chức năng của từng ph ng, tầng, khu vực
- Trong các ph ng có bố trí các ổ cắm để phục vụ cho chiếu sáng cục bộ và cho các mục đích khác
Hệ thống chiếu sáng được bảo vệ bởi các Aptomat trong bảng phân phối điện, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Việc điều khiển ánh sáng được thực hiện thông qua các công tắc được lắp đặt trên tường gần cửa ra vào hoặc ở vị trí thuận tiện nhất, giúp dễ dàng thao tác.
1.4.4 Hệ thống chống sét và nối đất
Chống sét cho công trình được thực hiện bằng cách lắp đặt hệ thống kim thu sét bằng thép có đường kính 16 mm và chiều dài 600 mm trên các kết cấu nhô cao cũng như đỉnh mái nhà Các kim thu sét này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ công trình khỏi các tác động của sét.
20 được nối với nhau và nối với đất bằng các thép 10 Cọc nối đát dùng thép góc
65x65x6 dài 2.5 m Dây nối đất dùng thép dẹt 404, điện trở của hệ thống nối đất đảm bảo nhỏ hơn 10
Hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị điện được thiết kế độc lập với hệ thống nối đất chống sét, với điện trở nối đất đảm bảo nhỏ hơn 4 Tất cả các cấu trúc kim loại, bao gồm khung tủ điện và vỏ hộp Aptomat, đều phải được kết nối với hệ thống này để đảm bảo an toàn tối đa.
- Liên lạc với bên ngoài từ công trình được thực hiện bằng các hình thức thông thường là: Điện thoại, Fax, Internet, vô tuyến vv…
21
22
Vật liệu sử dụng trong công trình
- Bê tông cấp độ bền B25 có: Rb= 145 Kg/cm 2 , Rbt= 12 Kg/cm 2
- Cốt thép nhóm AI: R = Rs "50 Kg/cm 2 ,Rsw = 1750 Kg/cm 2
- Cốt thép nhóm AII: R = Rs = 2800 Kg/cm 2
- Gạch xây có kích thước 220x105x65 mác 75 #
Xác định mặt bằng kết cấu
2.2.1 Lập mặt bằng kết cấu sơ bộ
Tầng trệt của công trình được thiết kế để phục vụ cho khu sinh hoạt và dịch vụ chung của khu dân cư, bao gồm hai phần với cao trình khác nhau: một phần ở cao trình -0,45m và một phần ở cao trình 0,00m Mặt bằng kết cấu cho tầng trệt được lập ra để đáp ứng nhu cầu sử dụng của cư dân.
Hình 2.1: Mặt bằng kết cấu tầng 1
-0 05 ±0 00 -0 45 TL 1/ 100 m ặ t b ằn g kế t cấ u tầ ng 1 cốt 0 0 m
CK KT CK KT CK KT k h u v ự c h ạ -0 4 5M c 15( 4 0x 70) c 2( 40 x 70) c 16( 4 0x 70) c 3( 40 x 70) c 17( 4 0x 70) c 4( 40 x 70) c 18( 4 0x 70) c 5( 40 x 70) c 19( 4 0x 70) c 6( 40 x 70) c 20( 4 0x 70) c 7( 40 x 70) c 21( 4 0x 70) -0 45 -0 45 -0 45
+3 9 S2 1 5 0 +3 9 +3 9 +3 9 +3 70 d11 T L 1/100 mặt b ằ n g k ế t c ấ u t ầ n g 2-9 c ố t 3 9 m kh u vự c hạ s àn x uố ng 3cm kh u vự c hạ s àn â m k1 k2 k2 k1 k2 k2 k3
D4 2 2 X50 CM D5 2 2 X30 CM D6 2 2 X30 CM D7 2 2 X30 CM D8 2 2 X50 CM D9 2 2 X40 CM D10 2 2 X30 CM D11 2 2 X30 CM
CK KT CK KT CK KT CK KT d5 d5 +3 87 C 1 (4 0 x 7 0 ) c 1 4 (40x 7 0 ) c 1 3 (50x 8 0 ) c 1 2 (50x 8 0 ) c 1 1 (50x 8 0 ) c 1 0 (50x 8 0 ) c 9 (5 0 x 8 0 ) c 8 (4 0 x 7 0 ) c 1 5 (40x 7 0 ) c 2 (4 0 x 7 0 ) c 1 6 (40x 7 0 ) c 3 (4 0 x 7 0 ) c 1 7 (40x 7 0 ) c 4 (4 0 x 7 0 ) c 1 8 (40x 7 0 ) c 5 (4 0 x 7 0 ) c 1 9 (40x 7 0 ) c 6 (4 0 x 7 0 ) c 2 0 (40x 7 0 ) c 7 (4 0 x 7 0 ) c 2 1 (40x 7 0 )
Hình 2.2: Mặt bằng kết cấu tầng điển hình
+ 27 9 + 27 9 + 27 9 + 27 9 T L 1/ 10 0 mặ t bằng kế t cấ u t ầng má i cố t 27, 9m k1 k2 k2 k1 k2 k2 k3
D1 -M 2 2 X3 0 CM D2 -M 2 2 X5 0 CM D3 -M 2 2 X3 0 CM D4 -M 2 2 X3 0 CM D5 -M 2 2 X3 0 CM D6 -M 2 2 X5 0 CM D7 -M 2 2 X3 0 CM D8 -M 2 2 X3 0 CM D9 -M 2 2 X3 0 CM
CK KT CK KT CK KT CK KT C1 2 2 X2 2 CM l t l t
Hình 2.3: Mặt bằng kết cấu tầng áp mái cốt 27,9m
C4 T L 1/100 m ặt b ằng kết cấu tầng tum c ốt 3 0, 8m
CK KT CK KT CK KT 2 2x 4 0c m 2 2x 4 0c m
Hình 2.4: Mặt bằng kết cấu tầng tum cốt 30,8m 2.2.2 Xác định chiều dày bản
Công thứ x định hiều ày bản sàn h b = l m
D - Hệ số phụ thuộc tải trọng, D= (0,81,4); ở đây chọn D=1 m - Hệ số phụ thuộc loại bản, bản kê 4 cạnh m = 40 45; chọn m@; l - Cạnh ngắn ô bản b i sàn tầng 1
4 =1,63 hmin = 5 đối với nhà dân dụng
* Với ô bản có kích thước lớn nhất:
7 = 2,4>2Bản là bản loại dầm làm việc chủ yếu theo một phương
Chiều dày sàn xác định theo công thức (2.1):
Nhịp bản lớn nhất theo phương ngắn là: l = 6 - 0,3 = 5,7 m
Vậy chiều dày bản sàn S 2 là: h b = 5,7 0,1425m 14,25cm
Lấy tr n h b cm > hmin = 5 đối với nhà dân dụng
Từ đó ta chọn hb = 15cm cho toàn bộ sàn nhà, trừ sàn vệ sinh và ban công i loại sàn phụ
- Sàn mái conxon chọn 10cm
- Sàn nhà vệ sinh 7cm, ban công hạ cốt xuống 3cm
- Sàn mái cho các khối trụ và sàn mái thang máy ta chọn h |m
- Sàn đáy 7cm và vách thành của bể nước chọn h cm
- Mái của bể nước chọn 10cm
Bảng 2.1: Thống kê tiết diện sàn
Tên CK Tầng Loại sàn KÍCH THƯỚC
2.2.3 Xác định tiết diện dầm
Chiều cao dầm (h d ) xác định theo công thức: hd = d d m l
Chiều rộng đáy dầm (b d ) xác định theo công thức: b d =(0,30,5)hd (2.3)
Trong đó: ld - Nhịp lớn nhất của dầm md - Hệ số phụ thuộc vào vai tr của dầm md = 812 đối với dầm chính, md = 1216 đối với dầm phụ
Theo trục 1-7 có: ld - Nhịp dầm chính; l d = 7,2 m mđ = 812
Vậy chiều cao dầm chính D- K2: h = 8
Vậy chiều rộng đáy dầm chính D- K2: bd =(0,30,5)hd = (0,30,5)60 = 1830 cm; lấy b = 22 cm Đối với tầng1 đến tầng 9 chọn đồng nhất b x h = 22 x 60 cm b Dầm hính D- 1 trụ (A-C)
Theo trục A-C có: ld - Nhịp dầm chính; l d = 6 m; md = 812
Vậy chiều cao dầm chính D- K1: h =8
Vậy chiều rộng đáy dầm chính D- K1: bd =(0,30,5)hd = (0,30,5)50 = 1525 cm; lấy b = 22 cm Đối với tầng 1 đến tầng 9 chọn đồng nhất: b x h " x 50 cm ột số ầm kh
- Dầm ban công: Chọn 22 x 30 cm với tầng tất cả các tầng
- Với các dầm D3 nhỏ chia ô sàn, đỡ mảng tường khu vệ sinh và ph ng ngủ coi là các sườn tăng cứng ta chọn tiết diện: b x h = 22x30 cm
- Dầm mái phụ chọn 22x22cm với khối trụ lớn, 15x15cm với khối trụ nhỏ
- Dầm của tum là 22x40 cm
Bảng 2.2: Thống kê tiết diện dầm
Tầng Tên cấu kiện Kích thước tiết diện Cao độ mặt dầm b (cm) h (cm)
2.2.4 Xác định tiết diện cột
Công thức xác định diện tích tiết diện cột:
Fc - Diện tích tiết diện ngang sơ bộ của cột
Rn= 145 kg/cm 2 đối với bê tông cấp độ bền B25
(0,91,5) là hệ số kể đến ảnh hưởng mô men; chọn 1,3
N: Lực dọc xác định sơ bộ theo công thức:
S- Diện tích chịu tải q- Tải trọng xác định trên 1m 2 nhà cao tầng q= 11,5 chọn q=1 n- Số tầng chịu tác dụng
Kiểm tra độ mảnh theo phương bề rộng cột b :
Trong đó: l0 - Chiều cao tính toán của cột: l l 0 (2.7)
Với: à - Hệ số liờn kết l - Chiều cao hình học tầng lớn nhất
Hình 2.7: Mặt bằng sơ bộ cột 4-B
* Đối với cột trục 4 - B (cột C11)
Ta có diện tích chịu tải là 43,2 m 2 nên lực dọc dự đoán là:
Chiều cao tính toán cho cột tầng 1 là: (tầng 1 có chiều cao là lớn nhất) Với l = 3,9m, =0,7 (nhà khung nhiều tầng) l0 = 0,7.3,9 = 2,73m
3873 w; lấy h cm , Đây là cột có diện tích chịu tải lớn nhất
Ta có diện chịu tải lớn nhất là 21,6m 2
Hình 2.8 : Mặt bằng sơ bộ cột 4-A
Diện tích chịu tải của cột C2
Ta chọn cột tiết diện 40x70 (cm 2 )
Bảng 2.3: Thống kê tiết diện cột
Tên CK Tầng Tiết diện cột KÍCH THƯỚC
Mặt bằng nhà là hình chữ nhật nên ta chọn tiết diện cột hình chữ nhật hợp lý nhất
* Cột tum đỡ bể nước:
+ Trọng lượng bể nước là:
Suy ra khối lượng mà các cột của tầng tam chịu là :
Không kể đến sự chịu tải của vách thang máy
Cột khối trụ chọn: 22x22cm
2.2.5 Chọn chiều dày vách cứng
- Theo TCXDVN 198-1997 quy định : Độ dày của thành vách không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng
- Vậy ta chọn vách thang máy dày 250mm
- Thành bể nước trên tum là 200mm.
Tải trọng công trình
Tải trọng tác dụng lên công trình gồm: tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng do gió + Tĩnh tải bao gồm:
- Trọng lượng của gạch lát, vữa xi măng,…
2.3.1 Tải trọng thẳng đứng lên sàn
+ Tĩnh tải sàn tác dụng dài hạn do trọng lượng bê tông sàn được tính: gts = n.h. (KG/m 2 ) (2.8)
Trong đó: n - Hệ số vượt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 h - Chiều dày sàn
- Trọng lượng riêng của vật liệu sàn
Hình 2.7: Cấu tạo sàn điển hình
VữA TRáT DàY 15MMSàN BTCT DàY 100MMVữA LáT DàY 20MMGạCH CERAMI 400X400 DàY 5MM
Bảng 2.4: Tĩnh tải phân bố đều trên sàn
CK Lớp Độ dày cm
Hai lớp gạch láng mem
Bậc gạch 6,74 1800 1,1 133,45 Đỏ lát granite 4,05 2000 1,1 89,1
- Lát đá granito dày 30 MM
- Lớp gạch xây tạo bậc
- Sàn B.T.C.T đổ tại chỗ DÀY 80MM
- Lớp trát vữa XM 50# dày 15, sơn hoàn thiệnCT
Hình 2.8: Cấu tạo cầu thang điển hình
Chiều dày các lớp vật liệu của cầu thang đã được quy đổi sang chiều dày tương đương như sau:
+ Tĩnh tải: Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng tdi (& 0 )
- Lớp gạch thẻ xây bậc cầu thang
Bảng 2.5: Tải trọng sàn phụ
CK Lớp Độ dày cm
Bảng 2.6: Tải trọng bể nước
TT Bộ phận Hệ số vượt tải n g tc g tt kg/m 2 kg/m 2
1 Bê tông đổ đáy bể, dày 7cm:
2 Vữa láng đáy bể, dày 2cm:
4 Tổng tải trọng phân bố dưới đáy bể 1,1 2611 2872
5 Tường BTCT dày 200mm cao
6 Bê tông mái bể,dày 10cm
7 Vữa trát mái bể (truyền lên tường):
Tổng tải trọng phân bố trên dầm đỡ bể nước 1761,65 1979,14
Bảng 2.7: Tải trọng các loại tường tác dụng lên dầm
Lực phân bố đều (kg/m) b (m) h (m) b (m) h (m)
Do con người và vật dụng gây ra trong quá trình sử dụng công trình nên được xác định theo TCVN 2737-1995 theo công thức: p = n p0 (2.9)
Trong đó: n - Hệ số vượt tải theo 2737-95 n = 1,3 với p 0 < 200KG/m 2 n = 1,2 với p0 200KG/m 2 p0: hoạt tải tiêu chuẩn
Bảng 2.8: Hoạt tải phân bố đều trên sàn
Tên Giá trị tiêu chuẩn
(kg/m 2 ) Hệ số vượt tải
Giá trị tính toán (kg/m 2 )
Nhà vệ sinh + bếp + P.ăn 150 1,3 195
Mái bằng có sử dụng 150 1,3 195
Mái bằng không sử dụng 75 1,3 97,5 Đường xuống ô tô 500 1,2 600
2.3.2 Tải trọng ngang Đặc điểm công trình: Công trình xây dựng ở Phú Thọ thuộc vùng gió IIA Kích thước công trình:
Do chiều cao công trình dưới 40m, chỉ cần tính toán phần tĩnh của tải trọng gió Theo tiêu chuẩn 2737-1995, giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió phần tĩnh Wj tại độ cao Zj so với mốc chuẩn được xác định theo công thức.
Wo- Giá trị áp lực gió theo tiêu chuẩn Chọn Wo= 83 (khu vực IIA)
K(zJ) thể hiện sự biến đổi của áp lực gió theo độ cao Zj dựa trên địa hình A, với K1 được xác định tại tầng 2 và K2 tại tầng 3 Hệ số khí động c được tính toán cho công trình có mặt phẳng đón gió đơn giản, cho thấy tổng hệ số C đón và C hút là 1,4 (0,8 + 0,6) Tại vị trí trung gian với mặt đón gió phẳng, tổng hệ số này giảm xuống còn 1,3 (0,7 + 0,6).
Giá trị thành phần tĩnh của tải trọng gió được quy thành lực tập trung tác dụng lên các tầng theo hai phương X, Y được trình bày trong bảng 2.9
Ylà diện tích đón gió theo hai phương X, Y
Trong quá trình tính toán bỏ qua ảnh hưởng của tải trọng gió lên mái dốc khối trụ
Bảng 2.9: Tải trọng gió tĩnh theo phương X, Y
Giá trị áp lực gió tiêu chuẩnW o (kg/m 2 )
Giá trị gió tính toán Wj
Sơ đồ khung
Hình 3.1: Sơ đồ 3D tòa nhà mô phỏng theo phần mềm Etabs
Hình 3.2: Sơ đồ kết cấu khung K2
Hình 3.3: Sơ đồ phần tử dầm khung K2
Xác định nội lực của khung K2
3.2.1 Phương pháp xác định nội lực
Nội lực của khung được xác định theo mô hình không gian nhờ sử dụng phần mền Etabs v9.7.3
3.2.2 Kết quả của tính toán nội lực khung a guy n tắ tổ hợp nội l ầm
Khi thu hồi nội lực từ các thành phần tải trọng, cần tiến hành tổ hợp để xác định nội lực nguy hiểm cho dầm Có hai loại tổ hợp cơ bản cần xem xét: tổ hợp cơ bản và tổ hợp cơ bản 2.
Trong mỗi tổ hợp cần xét 3 trường hợp nguy hiểm:
- Cặp mô men dương lớn nhất và lực cắt tương ứng (Mmaxvà Qtư)
- Cặp mô men âm lớn nhất và lực cắt tương ứng (Mminvà Qtư)
- Cặp lực cắt lớn nhất và mô men tương ứng (Qmaxvà M tư )
* Đối với tổ hợp cơ bản 1:
Để xác định cặp thứ nhất, cần tính toán nội lực từ tĩnh tải và nội lực do một hoạt tải, chọn giá trị mômen dương lớn nhất trong số các mômen hoạt tải.
Để xác định cặp thứ hai, cần tính toán nội lực từ tĩnh tải và nội lực do hoạt tải, trong đó chọn giá trị tuyệt đối của mômen âm lớn nhất từ các mômen của hoạt tải.
Để xác định cặp thứ ba, cần tính toán nội lực từ tĩnh tải và nội lực do hoạt tải, chọn giá trị lực cắt lớn nhất trong các mômen của hoạt tải.
* Đối với tổ hợp cơ bản 2:
- Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mômen dương
- Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mômen âm
Để xác định cặp thứ ba, cần tính toán nội lực do tĩnh tải và cộng thêm mọi nội lực do hoạt tải, nhằm tạo ra lực cắt cùng dấu Mục tiêu là tối đa hóa giá trị của lực cắt sau khi thực hiện tổ hợp.
- Khi đã lấy gió theo chiều này thì không lấy theo chiều kia
Khi tính toán với tổ hợp cơ bản 2 trừ tĩnh tải, mọi nội lực do hoạt tải đều được nhân với hệ số 0,9 Để tham khảo, bảng tổ hợp nội lực dầm có thể được tìm thấy trong phần phụ lục.
Khi thu hồi nội lực từ các thành phần tải trọng, cần tiến hành tổ hợp để xác định nội lực nguy hiểm cho dầm Hai loại tổ hợp cơ bản được xem xét là tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2.
Trong mỗi tổ hợp cần xét 4 trường hợp nguy hiểm:
- Cặp lực nén lớn nhất và lực mô men tương ứng (N max , M xtư , M ytư )
- Cặp mô men X lớn nhất và lực nén, My tương ứng (Ntu, Mxmax, Mytư)
- Cặp mô men Y lớn nhất và lực nén, Mx tương ứng (Ntu, Mxtu, Mymax)
- Cặp lực nén nhỏ nhất và lực mô men tương ứng (Nmin, Mxtư , Mytư)
* Đối với tổ hợp cơ bản 1
Để xác định cặp thứ nhất, cần lấy nội lực từ tĩnh tải kết hợp với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men dương lớn nhất trong số các momen hoạt tải.
Để xác định cặp thứ hai, cần tính toán nội lực từ tĩnh tải và thêm vào đó nội lực từ hoạt tải, chọn giá trị tuyệt đối của mô men âm lớn nhất trong số các momen của hoạt tải.
Để xác định cặp thứ ba, cần tính toán nội lực từ tĩnh tải kết hợp với nội lực do hoạt tải có giá trị lực cắt lớn nhất trong các momen hoạt tải.
* Đối với tổ hợp cơ bản 2
- Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mô men dương
- Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mô men âm
Để xác định cặp thứ ba, cần tổng hợp nội lực từ tĩnh tải và các nội lực do hoạt tải, nhằm tạo ra lực cắt có cùng dấu, sao cho giá trị lực cắt sau khi tổ hợp đạt mức lớn nhất.
- Khi đã lấy gió theo chiều này thì không lấy theo chiều kia
Khi thực hiện tổ hợp cơ bản 2 trừ tĩnh tải, cần lưu ý rằng mọi nội lực do hoạt tải sẽ được nhân với hệ số 0,9 Để tham khảo, vui lòng xem bảng tổ hợp nội lực cột trong phần phụ lục.
Tính toán dầm khung K2
3.3.1 Phương pháp tính dầm khung
Đối với một dầm khung bất kỳ, nội lực tại hai tiết diện đầu và cuối dầm thường có giá trị xấp xỉ bằng nhau Để đơn giản hóa thi công, chúng ta sẽ bố trí cốt thép cho một đầu dầm và áp dụng đối xứng cho đầu còn lại Từ bảng tổ hợp, ta sẽ lấy các nội lực Mmax, Mmin, Qmax cho hai tiết diện giữa dầm và đầu dầm để tính toán bố trí thép.
- Bê tông B25 có Rb5 kG/cm 2 Rbt ,5 kG/cm 2
- Cốt thép AII có: Rs= 2800 kG/cm 2 ,Rsw"50 kG/cm 2
R = 0,418 tra phụ lục 9 giáo trình “Bê tông cốt thép toàn khối” b Tính to n ốt thép
Chiều cao làm việc: ho= h-a
Tính to n ốt thép ngang Điều kiện khống chế:
- Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện:
Khoảng cách cốt đai được lấy như sau:
- Lập công thức tính toán:
- Nếu Q < Q đb không cần tính cốt xiên, trường hợp c n lại phải tính theo công thức :
3.3.2 Tính toán thép chịu lực
Tính to n ho ầm tầng 1 (22x60 m)
- Tính to n ho ầm AB phần tử (39)tr n hình 3 3 tiết i n 22x60
Từ bảng tổ hợp nội lực ta có các cặp nội lực:
+ Tiết diện 0,0m(A): M = -19080,9 kG.m + Tiết diện 3,6m: M 928,174 kG.m + Tiết diện 7,2m (B): M =-12278,2 kG.m
53 Để tính cho dầm AB phần tử (39) ta lấy giá trị mô men lớn hơn tính chung cho cả 2 gối A và B
Chiều cao làm việc h o =h-a, giả sử chọn a =3 cm cho các tiết diện vậy: ho=h-a `-3Wcm
Khi tính toán cốt thép chịu mômen dương trong tiết diện, cần lưu ý thêm phần bản cùng chịu lực với dầm Do cánh chịu nén, ta sẽ xem xét tiết diện này như một tiết diện hình chữ.
T, bề rộng cánh dùng trong tính toán: b c = b + 2.C1
Với: ltt là khoảng thông thủy: ltt = 3 - 0,11 - 0,125 = 2,765 m l là nhịp tính toán: 7,2m
Mômen ngoại lực M = 392817,4 kG.cm < Mc Trục trung hoà đi qua cánh Tính toán dầm như tiết diện chữ nhật: b c xh = 262x60 (cm)
- Tính to n ho ầm BC phần tử (40) tiết i n 22x60
Từ bản tổ hợp nội lực ta có các cặp nội lực:
+ Tiết diện 3,6m: M 909,56 kG.m + Tiết diện 7,2m (B): M =-28242,5 kG.m Để tính cho dầm BC phần tử (40) ta lấy giá trị mômen lớn hơn tính chung cho cả 2 gối B và C
Chiều cao làm việc ho=h-a, ta chọn a =3 cm cho các tiết diện vậy: h o =h-a `-3Wcm
Khi tính toán cốt thép chịu mômen dương trong tiết diện, cần xem xét thêm một phần của bản chịu lực cùng với dầm Do cánh của tiết diện chịu nén, ta coi nó như một tiết diện chữ T, trong đó bề rộng cánh được tính bằng công thức: b c = b + 2.C 1.
Với: ltt là khoảng thông thủy: ltt = 3 - 0,11 - 0,125 = 2,765 m l là nhịp tính toán: 7,2m
Mc = Rb.bc.hc(h0 - 0,5.hc)
Mômen ngoại lực M = 1090956 kG.cm < M c Trục trung hoà đi qua cánh Tính toán dầm như tiết diện chữ nhật: bcxh = 262x60
b T ơng t v i ầm òn lại t bảng s u
Bảng 3.1: Cốt thép dầm khung K2
Tầng P.Tử Vị trí Momen M (kG.m) bxh F a
3.3.3 Tính toán cốt thép ngang
- Điều ki n khống hế: Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện:
Giả thiết k0=1 k 0 R b b h 0 1 145 22 57 181830 ( kg ) Q 18062 ( kg ) Vậy điều kiện được đảm bảo
- Tính to n khả năng hịu ắt ủ b tông :
Phải tính toán cốt đai
Dùng cốt đai 6 , Fa = 0,283cm 2 , n = 2 (cốt 2 nhánh)
- Khoảng cách cốt đai được lấy như sau:
- Ta có: qđ = 63,68(kg/cm)
Không cần bố trí cốt xiên
Đối với cốt đai trong xây dựng, nếu chiều cao h nhỏ hơn 80 cm, sử dụng cốt đai với đường kính tối thiểu 6 mm Khi chiều cao h lớn hơn 80 cm, cần sử dụng cốt đai với đường kính tối thiểu 8 mm Đối với chiều rộng b nhỏ hơn 15 cm, cho phép sử dụng đai 1 nhánh; với b từ 15 đến 35 cm, có thể dùng đai 2 nhánh; và khi b lớn hơn 35 cm, cho phép sử dụng đai 3 nhánh.
Tầng 1 chịu lực lớn nhất, do đó cần bố trí cốt thép cho các tầng trên Chúng ta chọn bố trí cốt đai từ tầng 1 đến mái với kích thước 6a 200 cho toàn bộ dầm 22x60cm và 6a 150 cho dầm 22x30cm.
Tính toán cột
- Tính toán cột là cột chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên
Tính toán thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên được thực hiện dựa trên tài liệu “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs Nguyễn Đình Cống, áp dụng phương pháp gần đúng bằng cách chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng Phương pháp này tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế như BS8110 và ACI318, từ đó xây dựng các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005.
- Tiết diện cột có các cạnh là C x , C y
- Bê tông B25có Rb5 kG/cm 2
- Cốt thép AII có: Rs= 2800 kG/cm 2 , Rsw"50 kG/cm 2 , R=0,595
3.4.1 Tính toán thép cột chịu lực khung K2
Tính toán cho cột trục 2-A (40x70) tầng 1 (C2)
+ Cặp nội lực nguy hiểm:
- Nmax97048,16 kG, Mxtu17,8124 kG.m, Mytu&721,049 kG.m
- Mxmax22,08 kG.m, Ntu09013,27 kG, Mytu780,53 kG.m
- Mymax)250,85 kG.m, Ntu41589,66 kG, Mxtu35,25 kG.m
* Tính to n ho ặp nội l 1:
Nmax97048,16 kG, Mxtu17,8124 kG.m, Mytu&721,049 kG.m Chiều dài tính toán: lox=loy=.l =3,9.0,7=2,73m Độ mảnh:
Bỏ qua hệ số uốn dọc lấy =1 kG 5 ,
- Hệ số chuyển đổi: Do x> h0 m0 =0,4
Với cấu kiện siêu tĩnh: e0=max(e1; ea)=5,1cm
5 =0,078