Thiết kế khách sạn phương đông tại cát bà hải phòng

Giới thiệu về công trình

Khách sạn Phương Đông có thiết kế hiện đại, phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế, góp phần nâng cao cơ sở hạ tầng và thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện Cát Bà, thành phố Hải Phòng.

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Khách sạn Phương Đông, tọa lạc tại đảo Cát Bà, có diện tích 736,8 m² và được xây dựng với 7 tầng nổi, cao 27,2 m Tòa nhà bao gồm 7 tầng dành cho khu phòng ở và 2 tầng dưới cùng phục vụ cho khu dịch vụ.

Hình khối kiến trúc hiện đại và đơn giản của tòa nhà được thiết kế với hệ kết cấu bê tông cốt thép, kết hợp cùng kính và màu sơn, mang đến vẻ sang trọng Công trình được xây dựng tại đảo Cát Bà, TP Hải Phòng.

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, điều kiện thi công bị hạn chế, đặc biệt là trong công tác bê tông, khi xe chở bê tông và đất chỉ được vào thành phố vào ban đêm Nếu cần đổ bê tông vào buổi sáng, cần xin giấy phép từ cảnh sát giao thông Yêu cầu về an toàn vệ sinh lao động và bảo vệ môi trường rất cao Mặt bằng thi công chật hẹp, gây khó khăn trong việc tập kết phương tiện, máy móc và nguyên vật liệu, cũng như bố trí lán trại tạm thời.

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình tọa lạc tại Đảo Cát Bà, nơi có nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 25-28°C Vào mùa hè, nhiệt độ có thể vượt quá 30°C, trong khi mùa đông thường ở mức 15-20°C, có lúc xuống dưới 10°C Độ ẩm trung bình đạt 85%, với hai hướng gió chủ yếu là Đông Nam và Đông Bắc Biên độ thủy triều dao động từ 3,3 đến 3,9 mét, và độ mặn của nước biển thay đổi từ 0,930% trong mùa mưa đến 3,111% trong mùa khô.

Phân tích chọn giải pháp kiến trúc cho công trình

Thiết kế mặt bằng là yếu tố then chốt để đáp ứng nhu cầu công năng của khu nghỉ dưỡng Giải pháp mặt bằng vuông vắn, thông thoáng và linh hoạt giúp tạo ra không gian kín đáo, yên tĩnh, phù hợp với yêu cầu nghỉ ngơi của du khách.

Không gian trong công trình được phân chia bằng các bức tường xây, tạo ra môi trường sống lý tưởng cho việc sinh hoạt và nghỉ ngơi, giúp con người thư giãn sau những giờ làm việc và học tập căng thẳng.

Mặt bằng công trình được thiết kế dựa trên kích thước hình khối, thể hiện sự chân thực trong tổ chức dây chuyền công năng Hệ thống lưới cột có khoảng cách thay đổi là 5m và 5,5m, đảm bảo tính đối xứng cho công trình.

Mặt bằng công trình được thiết kế dựa trên yếu tố công năng của dây chuyền, trong đó phòng ở và sinh hoạt là yếu tố chính Kiến trúc mặt bằng được xây dựng thông thoáng, đơn giản nhưng vẫn đảm bảo tính linh hoạt và yên tĩnh, tạo ra những không gian kín đáo và riêng tư, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra.

Khu nghỉ dưỡng được thiết kế với sảnh lớn ở trung tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông từ bên ngoài vào bên trong Hệ thống giao thông bao gồm lối đi cho người đi bộ và phương tiện tại các nhà để xe, đảm bảo an toàn và hiệu quả kiến trúc Diện tích mặt bằng lớn và khoảng cách ngắn nhất tới nút giao thông đứng giúp tối ưu hóa việc di chuyển trong khu vực.

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

Công trình đƣợc 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 và chiều cao hợp lý của công trình không chỉ tạo nên vẻ hài hòa với tổng thể mà còn tương thích với các công trình lân cận Các ô cửa kính được thiết kế khéo léo, góp phần làm đẹp cho công trình.

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

Hệ thống giao thông đứng bao gồm 2 thang máy và 1 thang bộ, được bố trí tại nút giao thông chính của công trình, kết nối với các tuyến giao thông ngang Ngoài ra, hệ thống này còn tích hợp các kỹ thuật điện và quản lý rác thải để nâng cao hiệu quả hoạt động.

Mặt đứng công trình hiện đại mang đến cảm giác thoải mái cho con người, với độ cao các tầng được thiết kế phù hợp với công năng sử dụng Chiều cao tầng điển hình đạt 3,6 m, cửa đi cao 2,2 m, lan can ban công cao 1,5 m, và cửa thang máy cao 2,5 m Cầu thang bộ được thiết kế là loại cầu thang 2 vế có một chiếu nghỉ, trong khi tầng dưới cùng có chiều cao riêng biệt.

Mặt bằng 4,9m được thiết kế rộng rãi, mang lại không gian thoải mái và thư giãn cho người sử dụng Dầm bo cao 0,7m giúp tăng cường độ cứng theo phương ngang, đảm bảo khả năng chịu lực tốt khi tiếp nhận tải trọng gió.

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

Hệ thống cửa sổ kính và cửa đi giúp cách nhiệt và thông gió hiệu quả cho từng phòng Bên cạnh đó, các cửa sổ thông gió ở đầu hành lang mỗi tầng cũng góp phần tạo ra sự đối lưu không khí trong nhà.

Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của đảo Cát Bà và Việt Nam đòi hỏi các công trình phải có hệ thống điều hòa không khí và quạt thông gió tại mỗi tầng Việc này là cần thiết để đảm bảo không gian sống, sinh hoạt cho nhiều người, giúp cải thiện chất lượng không khí và tạo sự thoải mái cho cư dân.

Giải pháp chiếu sáng bao gồm cả chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo Chiếu sáng tự nhiên tận dụng ánh sáng từ thiên nhiên qua các lớp cửa kính, giúp phân phối ánh sáng hiệu quả vào không gian bên trong Bên cạnh đó, hệ thống đèn điện được lắp đặt để đảm bảo sự tiện nghi và đủ ánh sáng vào ban đêm.

Bố trí các phòng và sảnh cần đảm bảo thông thoáng không khí, với cửa sổ, cửa đi và thông gió được làm từ kính khung nhôm để tối ưu hóa điều kiện tiện nghi phù hợp với khí hậu.

1.3.4 Giải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt

Công trình được xây dựng gần hệ thống điện và nước của thành phố, mang lại sự thuận lợi trong quá trình sử dụng Hệ thống ống nước được kết nối giữa các tầng và thông với bể nước trên mái, với máy bơm đảm bảo nước được cung cấp đầy đủ Thiết kế này không chỉ đảm bảo an toàn khi sử dụng mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa chữa.

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

Xây dựng giải pháp kết cấu

Để đạt hiệu quả kinh tế trong công trình xây dựng, việc lựa chọn sơ đồ kết cấu hợp lý là rất quan trọng Sơ đồ này cần đáp ứng các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định và tính 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 bao gồm lõi cứng và lưới hộp, được hình thành từ việc liên kết các cấu kiện phẳng hoặc thanh với nhau Khi chịu tác động của tải trọng, hệ thống không gian này hoạt động như một kết cấu độc lập.

Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là thành phần quan trọng trong công trình, có nhiệm vụ tiếp nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất Hệ thống này được hình thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản.

2.1.1.2.Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng

Hệ khung chịu lực được hình thành từ các cột và dầm liên kết cứng tại các nút giao nhau, tạo thành khung không gian thông qua các thanh ngang Hệ kết cấu này khắc phục nhược điểm của tường chịu lực, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế như kích thước lớn của các cấu kiện do phải chịu tải trọng ngang lớn, độ cứng ngang thấp dẫn đến chuyển vị lớn và chưa khai thác hiệu quả khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng.

Hệ tường chịu lực (II) sử dụng các tường phẳng làm cấu kiện thẳng đứng chịu lực cho nhà Các vách cứng được thiết kế để chịu tải trọng đứng, nhưng trong thực tế, tải trọng ngang thường chiếm ưu thế, do đó các tấm tường cần phải chịu cả tải trọng này Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường qua bản sàn, và các tường cứng hoạt động như các dầm consol với chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này phù hợp cho các công trình có chiều cao không lớn và yêu cầu không gian bên trong không quá lớn.

Hệ lõi chịu lực (III) có dạng vỏ hộp rỗng, có khả năng nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống đất, đồng thời chịu tải trọng ngang tốt nhờ vào việc tận dụng vách tường bê tông cốt thép làm vách cầu thang Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ kết cấu, sàn cần được thi công với độ dày và chất lượng đảm bảo, đặc biệt tại các điểm giao giữa sàn và vách.

Hệ hộp chịu lực (IV) là một cấu trúc truyền lực hiệu quả, trong đó các bản sàn được gối lên kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần gối trung gian bên trong Hệ thống này có khả năng chịu tải trọng rất lớn, phù hợp cho việc xây dựng các toà nhà siêu cao tầng, thường từ 80 tầng trở lên.

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 đƣợc 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;

- Hệ khung-lõi chịu lực;

- Hệ khung-hộp chịu lực;

- Hệ hộp-lõi chịu lực;

Hệ khung-hộp-tường chịu lực là một phần quan trọng trong các kết cấu hỗn hợp Sự hiện diện của khung trong hệ thống này quyết định đến cách làm việc của nó, từ đó tạo ra sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung giằng phù hợp.

Sơ đồ giằng là mô hình trong đó khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng từ diện tích truyền tải, trong khi toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng được các kết cấu khác như lõi, tường, hộp đảm nhiệm Trong sơ đồ này, các nút khung được thiết kế khớp và các cột có độ cứng chống uốn rất nhỏ Tất cả các hệ chịu lực cơ bản và hỗn hợp từ tường, lõi và hộp cũng được xem là một phần của sơ đồ giằng.

Sơ đồ khung-giằng là một cấu trúc mà khung chịu tải trọng thẳng đứng và ngang, kết hợp với các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trong hệ thống này, khung được thiết kế với liên kết cứng tại các nút, tạo thành khung cứng Do đó, hệ khung chịu lực cũng được phân loại vào sơ đồ khung-giằng.

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

Phân tích ưu nhược điểm của các hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng cho thấy việc áp dụng kết cấu lõi chịu tải trọng đứng và ngang kết hợp với khung sẽ nâng cao hiệu quả chịu lực của toàn hệ thống, đồng thời cải thiện khả năng sử dụng của khung không gian Sự hỗ trợ của lõi giúp giảm tải trọng ngang tác động lên từng khung Vì vậy, giải pháp kết cấu cho công trình chung cư Nam Vĩnh Yên là hệ thống hỗn hợp kết cấu khung cột chịu lực và 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 - R b = 14,5MPa = 1450T/m 2 ; Cường độ tính toán chịu kéo - R bt = 1,05MPa = 105T/m 2 Cốt thép: Cốt thép loại CII có:

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

Cường độ tính toán chịu cắt - R sw = 225Mpa.

Lập mặt bằng kết cấu

2.2.1 Lựa chọn chiều dày sàn

Chiều dày sàn đƣợc chọn theo công thức: s h D l

Hệ số D phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng đứng tác dụng lên sàn, với giá trị D nằm trong khoảng từ 0,8 đến 1,4 Nhịp l được tính toán theo phương chịu lực của bản sàn Hệ số m cũng phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, với m có giá trị từ 35 đến 45 cho sàn làm việc hai phương, và từ 30 đến 35 cho sàn làm việc một phương.

Bảng 2.3: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện sàn stt ô sàn a canh ngan kich thuoc sàn tinh toán

Để đảm bảo kết cấu sàn hoạt động như vách cứng trong mặt phẳng ngang, cần có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng sàn và mềm bên ngoài mép sàn, giúp duy trì chuyển vị ngang không đổi ở mỗi cao trình nhà cao tầng Sàn cứng sẽ làm giảm chu kỳ dao động và gia tốc dao động, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Tuy nhiên, nếu mỗi sàn được tính toán như một sàn độc lập mà không tính đến khả năng độ cứng tổng thể, công trình sẽ dễ bị rung lắc khi gặp các tác động động như gió hay động đất Do đó, việc lựa chọn tiết diện sàn phù hợp là cần thiết để đảm bảo độ cứng và khả năng chịu tải trong mọi điều kiện thời tiết.

- Sàn tầng có chiều dày sàn là 12cm;

- Sàn khu vệ sinh, ban công có chiều dày sàn là 10cm;

- Sàn khu vực gần vách cứng có chiều dày sàn là 12cm

Bảng A1 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng

STT Lớp cấu tạo vật liệu δ chiều dày γ i

2 Vữa lót xi măng mác 75 0.02 1800 36 1.3 46.8

5 Trần treo và HT kỹ thuật 0.015 1800 50 1.3 65

Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện (go) 548.5

Tổng trọng lượng có kể đến bê tông cốt thép (gs)

Hoạt tải tính toán sàn tầng: ps=pc.n 0.1,2 $0 daN/m2

Tải trọng tác dụng vào sàn: qo=go+ps x8.5 daN/m2

Bảng A2 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn vệ sinh

Hoạt tải tính toán sàn vệ sinh: ps=pc.n 0.1,2 $0 daN/m2

Tải trọng tác dụng vào sàn: qo=go+ps = 793,7 daN/m2

Bảng A3 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn mái

Hoạt tải tính toán sàn mái: ps=pc.n u.1,2 ,5 daN/m2

2.2.2 Lựa chọn kích thước tiết diện cột

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

A – Diện tích tiết diện cột

N – Lực dọc trong cột do tải trọng đứng, xác định bằng cách tính tổng tải trọng đứng tác dụng lên phạm vi truyền tải vào cột

R b – Cường độ chịu nén của vật liệu là cột Bê tông cột có cấp độ bền R b 14,5MPa k – Hệ số : k=1,1 cột trong nhà k=1,3 cột biên k=1,5 cột góc

R s – Cường độ chịu kéo của cốt thép ;

Tiết diện cột đƣợc chọn theo nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tông cốt thép, cấu kiện chịu nén

Diện tích truyền tải lên cột:

F s Lực dọc phân bố đều trên bản sàn:

Lực dọc phân bố đều trên mái:

Với nhà 7 tầng và 1 tầng mái:

Vậy ta lựa chọn cột có tiết diện bxh= 22x60 cm 2 có A10cm 2

F s  Lực dọc phân bố đều trên bản sàn:

Vậy ta lựa chọn cột có tiết diện bxh= 22x30 cm 2 có Af0cm 2

Vậy ta lựa chọn cột có tiết diện bxh= 22x25 cm 2 có AU0cm 2

Vậy ta lựa chọn cột có tiết diện bxh= 22x20 cm 2 có AD0cm 2

Ta có bảng chọn sơ bộ tiết diện cột:

Stt Tên Cột Ayc Achọn

2.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm

Chiều cao tiết diện dầm h d chọn sơ bộ theo nhịp:

Trong đó: l d – Nhịp của dầm đang xét; m d – Hệ số kể đến vai trò của dầm (Với dầm phụ: m d   12 20, với dầm chính: d 8 12 m   , với đoạn dầm consol :m d  5 7);

Bề rộng tiết diện dầm b d chọn trong khoảng  0,3 0,5  h d

Chọn kích thước sơ bộ dầm nhịp L=5,5m

Chọn kích thước sơ bộ dầm nhịp L=6,3m

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

STT Tên dầm Tiết diện chọn (m) h b

2 D 2 0,55 0,22 Đối với các tầng khác, các tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự và được thể hiện trong các bản vẽ KC-06

2.2.4 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách lõi

Theo TCVN 198 – 1997 quy định: Độ dày của thành vách chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng: (150mm;165mm)

Vậy, chọn sơ bộ độ dày của vách lõi là 300 mm

Mặt bằng định vị cột, vách xem bản vẽ KC-05

Mặt bằng kết cấu đƣợc lập ra theo đúng nhƣ giải pháp đã chọn, xem các bản vẽ

Tính toán tải trọng

Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện đƣợc tính toán theo công thức sau: tt tc q n q (2-7)

Trong đó: q tc – Tải trọng tiêu chuẩn : q tc  h ht    kG m / 2  ; h ht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);

 – Trọng lương riêng (kG/m 3 ); n– Hệ số độ tin cậy

2.3.1.2 Tĩnh tải tường xây, vách ngăn

Tường ngăn giữa các phòng trong một căn hộ dày 110mm , tường bao chu vi nhà và tường ngăn giữa các căn hộ dày 220mm

Chiều cao tường được xác định :

Trong đó : h t - Chiều cao tường;

H - Chiều cao tầng nhà; h d,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Khi tính trọng lượng tường, cần lưu ý trừ đi trọng lượng của cửa đi và cửa sổ, điều này giúp giảm khoảng 30% trọng lượng tổng thể Để thực hiện điều này, ta có thể nhân trọng lượng tường với hệ số 0,7.

Tĩnh tải tường xây và vách ngăn được xem trong bảng A,4

Tĩnh tải tác dụng lên cấu kiện bản sàn bao gồm trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo Khi có tường trên bản sàn, lực tập trung do trọng lượng tường sẽ được quy đổi thành tĩnh tải phân bố đều Tĩnh tải tính toán trên sàn được xác định theo công thức: g tt = g s tt + g t tt (kN/m²).

+ g tt là tải trọng tính toán tác dụng lên bản sàn

+ g tt s là tải trọng tính toán do các lớp cấu tạo sàn

+ g t tt là tải trọng phân bố đều tính toán do tường gây ra a Tĩnh tải do tải trọng tường

Chiều cao tường :loại 220 mm : h t = H t – h b = 3600 – 100 = 3500 mm + h t là chiều cao tường

+ H t là chiều cao tầng điển hình, H t = 3500 mm

+ h b là chiều dày bản, h b = 100 mm

Bảng 3.2 : Tải trọng 1m dài tường xây loại 110mm

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Tải trọng tính toán (kN/m)

Tải trọng 1m dài tường xây : + Tường 220 xây gạch đặc

Bảng 3.3 : Tải trọng 1m dài tường xây loại 220m

Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m)

Tải trọng tính toán (kN/m)

-Tĩnh tải phân bố đều tính toán của tường lên các ô sàn b Tĩnh tải do trọng lƣợng các lớp cấu tạo sàn

Bảng A1 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn tầng

5 Trần treo và HT kỹ thuật 0.015 1800 50 1.3 65

Hoạt tải tính toán sàn tầng: ps=pc.n 0.1,2 $0 daN/m2

Tải trọng tác dụng vào sàn: qo=go+ps x8.5 daN/m2

Bảng A2 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn vệ sinh

Hoạt tải tính toán sàn vệ sinh: ps=pc.n 0.1,2 $0 daN/m2

Bảng A3 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn mái

Hoạt tải tính toán sàn mái: ps=pc.n u.1,2 ,5 daN/m2

2.3.2 Xác định tải trọng tính toán

Hoạt tải của các phòng đƣợc lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995 và đƣợc thống kê trong bảng A.6 Phụ lục

Bảng A6: Hoạt tải sàn các phòng

Tên Giá trị tiêu chuẩn

Giá trị tính toán (Kg/m 2 )

Mái bằng có sử dụng 150 1,3 195

2.3.3.Xác định tải trọng tác dụng vào khung

TT LOẠI TẢI TRONG VÀ CÁCH TÍNH KẾT QUẢ

1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao :

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất : gs = 548,5 x (5-0,22) = 2621,8 Đổi ra phân bố đều:

Do tải trọng truyền từ sàn vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : ghl = 548,5x (5,5-0,22)(96,08 Đổi ra phân bố đều với k=0,7 :

Do trọng lượng tường xây trên dầm cao :

1 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x0,45 m

2 Do trọng lƣợng sàn tầng truyền vào :

1 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x0,45 m truyền vào

2 Do trọng lƣợng sàn tầng truyền vào :

3 Do trọng lƣợng sàn vệ sinh truyền vào

4 Do trọng lượng tường xây 220 với hệ số lỗ cửa bằng 0,7 xây trên dầm dọc cao 3,6 – 0,45 = 3,15m

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao :

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất : gs = 553,4 x (5-0,22) = 2645,2 Đổi ra phân bố đều với k = 0,625 :

Do tải trọng truyền từ sàn vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : ghl = 553,4 x(5,5-0,22))33,08 Đổi ra phân bố đều với k=0,7 :

Do trọng lượng tường xây trên dầm cao :

TĨNH TẢI PHÂN BỐ MÁI - daN/m

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất : gs = 553,4 x (5-0,22) = 2645,2 Đổi ra phân bố đều với k = 0,625 :

Do tải trọng truyền từ sàn vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : ghl = 553,4 x(5,5-0,22))33,08 Đổi ra phân bố đều với k=0,7 :

4 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x0,45 m

5 Do trọng lƣợng sàn mái truyền vào :

6 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x0,45 m truyền vào

7 Do trọng lƣợng sàn mái truyền vào :

8 Do trọng lƣợng sàn tầng truyền vào

9 Do trọng lượng tường xây 220 với hệ số lỗ cửa bằng 0,7 xây trên dầm dọc cao 3,6 – 0,45 = 3,15m

2.3.4.Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 2, 4, 6, 8- daN/m

Loại tải trọng và cách tính Kết quả

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất

- Đổi ra tải phân bố đều với k=0,7

HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 3,5,7- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất

HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 2, 4, 6, 8- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất

HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 3,5,7- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất

2.3.3.1 Tính toán tải trọng gió thành phần tĩnh

Tải trọng gió tại đảo Cát Bà, thuộc Huyện Cát Hải, được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, nằm trong phân vùng áp lực gió IVB Áp lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh được tính toán dựa trên công thức quy định.

Giá trị áp lực gió W 0 được xác định theo bản đồ phân vùng trong phụ lục D và điều 6.4 Hệ số k phản ánh sự thay đổi của áp lực gió tại tầng thứ j theo độ cao z, được tra cứu trong bảng 5 Hệ số c được lấy từ bảng 6 của tiêu chuẩn khí động.

Bảng tính toán tải trọng gió thành phần tĩnh

Tầng Z Hệ số K W0 Hệ số C Gió đẩy(T/m) Gió hút(T/m)

Tải trọng gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:

Diện tích mặt đón gió S j cho mỗi mức sàn được tính theo công thức S j = (h j + h j+1) × B/2, trong đó h j và h j+1 lần lượt là chiều cao của tầng thứ j và j+1, còn B là bề rộng của mặt đón gió của công trình.

Tải trọng gió tính toán thành phần tĩnh tại mức sàn thứ j sẽ là:

Trong đó: γ – hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, γ=1.2

Tải trọng gió tĩnh theo phương Ox và phương Oy

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;

- 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

Sơ đồ các phần tử trong khung

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 3.1 Mặt bằng ô sàn tầng điển hình

Hình 3.1 Mặt bằng ô sàn tầng điển hình Bảng3.1 Giá trị hoạt tải tính toán ô bản sàn

Kí hiệu ô sàn Diện tích ô sàn P tc (daN/m 2 ) n P tt (daN/m 2 )

Bảng3.2 Giá trị tổng tải trọng tính toán các ô bản sàn

Kí hiệu ô sàn Diện tích ô sàn P tt

(daN/m 2 ) g tt (daN/m 2 ) q tt (daN/m 2 )

Cơ sở lý thuyết tính sàn bê tông cốt thép

Sàn bê tông cốt thép đƣợc tính toán với dải sàn rộng 1m và tính toán giống với cấu kiện dầm (xem mục 4.4 chương 4)

Phân loại các bản sàn:

- Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng ô sàn ta phân các ô sàn ra làm

- Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1 ≤ 2  ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê

- Các ô sàn có tỷ số các cạnh l 2 /l 1 > 2  ô sàn làm việc theo một phương (thuộc loại bản loại dầm)

+ Cốt thép nhóm AII có:

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện sàn

3.3.1 Tính cho ô sàn làm việc 1 phương( sàn S3)

- Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn L 1 để tính toán

- Sơ đồ tính : Tính theo sơ đồ đàn hồi, vận dụng công thức cơ học kết cấu b=1m

Hình 3.2: Sơ đồ tính ô bản loại dầm

Trong đó : q là tổng tải trọng tác dụng, l là khoảng cách theo phương cạnh ngắn

Ta có bảng tính toán giá trị moment nhƣ sau :

Bảng 3.4 : Nội lực ô bản loại dầm

Kí hiệu ô sàn Kích thước cạnh ngắn L 1 (mm)

Tổng tải trọng q tt (kN/m 2 )

3.3.1 Tính cho ô sàn làm việc 2 phương( sàn S1)

- Bản làm việc theo 2 phương, liên kết cứng ( ngàm ) ở 4 cạnh

Tính toán theo sơ đồ đàn hồi là rất quan trọng trong thiết kế các ô bản có nhiều phòng chức năng, bao gồm phòng vệ sinh và nhà tắm Việc này nhằm đảm bảo yêu cầu chống thấm và ngăn ngừa nứt sàn cho các phòng này, giúp duy trì độ bền và an toàn cho công trình.

- Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo đối với các ô bản còn lại a) Tính toán theo sơ đồ đàn hồi:

Hình 3.3: Sơ đồ tính ô bản sàn hai phương

Tính theo sơ đồ đàn hồi nhịp tính toán lấy từ tâm trục: l t 1 L 1

- Mômen nhịp theo phương cạnh ngắn l t 1 : M 1   1 ql l t t 1 2

- Mômen nhịp theo phương cạnh dài l t 2 : M 2   2 ql t t 1 l 2

- Mômen gối theo phương cạnh ngắn l t 1 : M A 1 M B 1 1 ql l t t 1 2

- Mômen gối theo phương cạnh dài l t 2 : M A 2 M B 2   2 ql l t t 1 2

- Các hệ số α 1 , α 2 , β 1 , β 1 đƣợc tra dựa vào sơ đồ tính toán và tỉ số 2

( Theo trang 163-sơ đồ IV sách "sàn sườn bê tông toàn khối " của GS.TS Nguyễn Đình Cống ) b) Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo

- Bản làm việc theo 2 phương, liên kết cứng ( ngàm ) ở 4 cạnh

- Tính theo sơ đồ khớp dẻo Sơ đồ tính nhƣ hình vẽ

Hình 3.4: Sơ đồ tính ô bản sàn hai phương

- Để thuận tiện cho thi công, ta chọn phương án bố trí thép đều cả hai phương

Xác định nội lực ( Theo trang 22, 23 sách "sàn sườn bê tông toàn khối SSS" của

GS.TS Nguyễn Đình Cống ) nhƣ sau :

- Lấy M 1 là moment chuẩn của ô bản Ta đặt các hệ số sau :

- Các hệ số trên đƣợc tra theo bảng 2.2 trang 23 dựa theo tỷ số

- Moment M 1 đƣợc xác định theo công thức sau :  

+ q là tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn

+ l t1 và l t2 lần lượt là nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn và cạnh dài

+ D là hệ số phụ thuộc vào cách đặt cốt thép trong bản Do bố trí cốt thép đều theo

2 phương nên ta có công thức xác định D như sau :

- Xác định M 2 và M Ai , M Bi theo công thức sau :

Bảng 3.5 : Các hệ số để tính bản sàn hai phương ( Theo sách "sàn sườn bê tông toàn khối SSS" của GS.TS Nguyễn Đình Cống )

Ta có bảng tính toán các hệ số nhƣ sau :

=> Từ cách tính toán trên ta xác định đƣợc giá trị D :

Bảng 3.6 : Giá trị hệ số D

=> Ta có bảng giá trị nội lực các bản 2 phương như sau :

3.3.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP SÀN

3.3.2.1 Cơ sở tính toán a) Cơ sở lý thuyết tính toán sàn bê tông cốt thép

Sàn bê tông cốt thép được thiết kế với dải sàn rộng 1m và tính toán tương tự như cấu kiện dầm, nhưng phần tính toán cốt thép chịu cắt có thể bỏ qua do lực cắt trong sàn là nhỏ Cơ sở lý thuyết về cấu tạo sàn bê tông cốt thép đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình.

Bản là kết cấu phẳng với chiều dày nhỏ so với chiều dài và chiều rộng, thường có kích thước từ 3 đến 8m và chiều dày từ 6 đến 20 cm trong các công trình nhà cửa Kích thước và chiều dày của bản có thể thay đổi trong các kết cấu khác Bê tông sử dụng cho bản thường có cấp độ bền chịu nén từ B12,5 đến B30 Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, việc sử dụng bê tông có cấp độ bền cao có thể giúp hạn chế độ võng và bề rộng khe nứt, mặc dù hiệu quả kinh tế không cao.

Cốt thép trong bản được chia thành cốt thép chịu lực và cốt phân bố, thường sử dụng thép CI hoặc CII, thỉnh thoảng là thép CIII Cốt thép chịu lực được đặt trong vùng chịu kéo do mômen gây ra, với đường kính thường từ 6 đến 12mm trong các loại bản thông thường.

S8 7,885 0,73 0,45 0,73 0,58 0,73 0,58 lượng cốt thép chịu lực được xác định theo tính toán, được thể hiện qua đường kính và khoảng cách giữa hai cốt thép cạnh nhau

Khoảng cách giữa trục hai cốt thép chịu lực đặt trong vùng có mômen lớn không đƣợc vƣợt quá:

20 cm khi chiều dày bản h < 15 cm;

Khi chiều cao bê tông lớn hơn hoặc bằng 15 cm, thời gian đổ bê tông tối thiểu là 1,5 giờ Để đảm bảo việc đổ bê tông dễ dàng, khoảng cách giữa các cốt thép phân bố không được nhỏ hơn 5 cm và chúng phải được đặt thẳng góc với cốt thép chịu lực Cốt thép phân bố có nhiệm vụ giữ vị trí cho cốt thép chịu lực trong quá trình đổ bê tông, đồng thời phân phối lực tập trung đến các cốt thép lân cận và chịu ứng suất từ co ngót và nhiệt độ Đường kính của cốt thép phân bố thường dao động từ 6 đến 10 mm, với số lượng không dưới 10% tổng số cốt thép chịu lực tại tiết diện có mômen uốn lớn nhất Khoảng cách giữa các cốt thép phân bố thường từ 15 đến 30 cm và không vượt quá 35 cm, và chúng được buộc hoặc hàn với cốt thép chịu lực thành lưới.

Hình 2.4: Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản sàn a) Mặt bằng; b) Mặt cắt;

1 – Cốt thép chịu lực ; 2 – Cốt thép phân bố

3.3.2.2 Tính toán cốt thép ô bản 2 phương a) Sàn S1

Hình 2.5: Sơ đồ tính toán tiết diện dải bản

- Tính toán với sàn với b = 1m để tính toán

- Chiều dày bản sàn : h b = 12cm

- Chiều cao có ích của tiết diện, h 0 = h b – a = 12-2 cm

 Tính toán cốt thép theo các công thức sau :

- Kiểm tra điều kiện hạn chế : ξ ≤ ξ R hoặc ξ ≤ ξ D

- Chú ý : Khi α m ≤ 0,255 thì mọi hạn chế về ξ đều thỏa mãn do đó có thể không cần kiểm tra

- Khi điều kiện hạn chế đƣợc thỏa mãn, tính γ :

- Tính diện tích cốt thép : s 2

- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép theo công thức 100 % 0 , 05 %

Bảng chọn thép ô sàn S1 b) Sàn S2

- Kiểm tra điều kiện hạn chế : ξ ≤ ξR hoặc ξ ≤ ξ D

- Tính diện tích cốt thép :

(cm 2 ) μ   % Chọn cốt thép ỉ A s (cm 2 )

Phương cạnh ngắn L1 530,4 0,036 0,036 0,981 1,92 0,192 ỉ8a200 2,5 Phương cạnh dài L2 489,6 0,033 0,033 0,983 1,77 0,177 ỉ8a200 2,5 Nhịp

Phương cạnh ngắn L1 489,6 0,033 0,033 0,983 1,77 0,177 ỉ8a200 2,5 Phương cạnh dài L2 367,2 0,025 0,025 0,987 1,32 0,132 ỉ8a200 2,5 s 2

(cm 2 ) μ   % Chọn cốt thép ỉ As(cm 2 ) Gối

Phương cạnh ngắn L1 507,6 0,035 0,035 0,982 1,84 0,18 ỉ8a200 2,5 Phương cạnh dài L2 297,93 0,0205 0,0205 0,989 1,07 0,1 ỉ8a200 2,5 c) Sàn S4

Phương cạnh ngắn L1 530,06 0,036 0,036 0,981 1,92 0,19 ỉ8a200 2,5 Phương cạnh dài L2 369,43 0,025 0,025 0,987 1,33 0,13 ỉ8a200 2,5 d) Sàn S5

Phương cạnh ngắn L1 264,6 0,018 0,018 0,990 0,95 0,095 ỉ8a200 2,5 Phương cạnh dài L2 187,4 0,012 0,012 0,993 0,67 0,067 ỉ8a200 2,5 e) Sàn S6

- Chiều cao có ích của tiết diện, h 0 = h b – a = 10-1,5=8,5 cm

(cm 2 ) μ   % Chọn cốt thép ỉ A s (cm 2 ) Gối

Phương cạnh ngắn L1 133,7 0,012 0,012 0,993 0,56 0,06 ỉ8a150 3,3 Phương cạnh dài L2 73,5 0,007 0,007 0,996 0,31 0,03 ỉ8a150 3,3 f) Sàn S7

- Chiều cao có ích của tiết diện, h 0 = h b – a = 10-1,5=8,5 cm

- Tính toán cốt thép theo các công thức sau :

Phương cạnh ngắn L1 103,4 0,009 0,009 0,995 0,43 0,05 ỉ8a150 3,3 Phương cạnh dài L2 46,5 0,004 0,004 0,997 0,19 0,02 ỉ8a150 3,3 g) Sàn S8

Phương cạnh ngắn L1 73,4 0,005 0,005 0,997 0,26 0,026 ỉ8a150 3,3 Phương cạnh dài L2 45,5 0,003 0,003 0,998 0,16 0,016 ỉ8a150 3,3

3.3.2.2 Tính toán cốt thép ô bản loại dầm

- chiều cao có ích của tiết diện, ho = h b – a 0 = 100 – 20 = 80 mm

- Tính bản trong trường hợp tiết diện chữ nhật có bxh = 100x8cm

- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép theo công thức 100% 0.05%

Ta có bảng tính toán cốt thép nhƣ sau :

THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN

Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép

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 x z y

Hình 4.1: 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

Bài viết “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs Nguyễn Đình Cống giới thiệu phương pháp tính cốt thép gần đúng thông qua việc chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Phương pháp này được căn cứ vào tiêu chuẩn BS8110 của Anh và ACI 318 của Mỹ Tác giả đã phát triển các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005) dựa trên nguyên tắc này.

4.1.1 Tính toán tiết diện chữ nhật

Xét tiết diện có cạnh C x ,C y Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là:

Cốt thép được bố trí đều theo chu vi, tuy nhiên mật độ cốt thép ở cạnh b có thể lớn hơn, như đã được giải thích trong bảng mô hình tính.

Tiết diện chịu lực nén N và các mômen uốn M x, M y cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên e ax, e ay được xem xét Sau khi phân tích uốn theo hai phương, hệ số  x và  y được tính toán Mômen gia tăng M x1 cũng được xác định trong quá trình này.

Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị M x1, M y1 và kích thước các cạnh, ta sẽ áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc y Các điều kiện và ký hiệu được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 4.1: Mô hình tính toán cột BTCT tiết diện chữ nhật

Mô hình Theo phương x Theo phương y kiện x 1 y 1 x y

Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h 0  h a; Z h 2a chuẩn bị các số liệu R b ,R s ,

R sc , R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)

 N ; Với kết cấu tĩnh định: e 0  e 1 e a

Tính toán độ mảnh theo hai phương x ox ; y x l

Dựa vào độ lệch tâm e 0 và giá trị x 1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi 0

  h  tính toán gần nhƣ nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e :

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

Khi  14 lấy   1; khi 14    104 lấy  theo công thức sau:

      (4-7) Diện tích toàn bộ cốt thép dọc A st : e b e st sc b

Cốt thép đƣợc chọn đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn)

 h  đồng thời x 1   R h 0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé Với mức độ gần đúng, có thể tính x theo công thức sau:

Diện tích toàn bộ cốt thép A st tính theo công thức:

  h  đồng thời x 1   R h 0 Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn Lấy k = 0,4, tính A st theo công thức sau:

Cốt thép đƣợc đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ cốt thép theo cạnh h

4.1.2 Tính toán tiết diện vuông

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

Đối với tiết diện vuông có cốt thép bố trí đều quanh chu vi với số lượng từ 12 thanh trở lên (12, 16, 20,…), có thể tính gần đúng bằng cách quy đổi về tiết diện tròn với đường kính D = 1,05 × Cx Tính toán với lực nén N và mômen tổng M = Mx2 + My2 Tiến hành tính toán theo tiết diện tròn cốt thép Ast, sau đó chọn và bố trí cốt thép cho tiết diện vuông.

4.1.3 Đánh giá và xử lý kết quả

Giá trị A st được tính theo các công thức đã thiết lập và có thể mang giá trị dương, âm, lớn hoặc nhỏ Để đánh giá mức độ hợp lý, cần xem xét tỉ lệ cốt thép s st.

  A 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.

Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép

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 4.1a)

4.2.1 Cốt thép dọc chịu lực Đó là các cốt thép đƣợc 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 đƣợc đặt đều theo chu vi (hình 4.1b)

Trong cấu kiện nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật cần đặt cốt thép dọc chịu lực tập trung theo cạnh b, chia thành hai phía A s và A s Cốt thép A s nằm gần điểm đặt lực N, chịu nén nhiều hơn, trong khi cốt thép A s ở phía đối diện chịu kéo hoặc nén ít hơn Khi A s bằng A s, cấu kiện có cốt thép đối xứng.

A  A - có cốt thép không đối xứng (hình 4.1c,d)

Việc đặt cốt thép dọc chịu lực trong cấu kiện cột bê tông cốt thép (BTCT) theo hướng đối xứng giúp đơn giản hóa quá trình thi công Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu mômen đổi dấu với giá trị gần bằng nhau, việc sử dụng cốt thép đối xứng là hợp lý để đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả.

Khi tính toán cốt thép không đối xứng với cặp nội lực M và N đã biết, thường cho kết quả tổng lượng cốt thép ít hơn so với cốt thép đối xứng Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, sự chênh lệch này là không đáng kể.

Chỉ nên sử dụng cốt thép không đối xứng trong những trường hợp đặc biệt, khi cấu kiện chịu mômen không đối dấu và có sự chênh lệch lớn giữa các chiều Việc tính toán cần chứng minh rằng việc áp dụng cốt thép không đối xứng sẽ mang lại hiệu quả tiết kiệm đáng kể.

 là tỉ số phần trăm cốt thép Giá trị  và

không bé hơn  min Theo TCXDVN 356-2005, giá trị  min lấy theo độ mảnh l 0

Bảng 4.2: Giá trị tỉ số cốt thép tối thiểu

Khi chƣa sử dụng quá 50% khả năng chịu lực của cấu kiện thì  min 0, 05% không phụ thuộc độ mảnh

Trong những trường hợp đặc biệt, tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm có thể được bố trí cốt thép dọc đều theo chu vi Việc này giúp tăng khả năng chịu uốn của cấu kiện theo cả hai phương, đồng thời tránh việc tập trung quá nhiều thép ở một cạnh, từ đó giảm khó khăn trong thi công.

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

Diện tích tính toán của tiết diện bê tông, ký hiệu là A b, được xác định theo các phương pháp khác nhau tùy thuộc vào loại cấu kiện Đối với cấu kiện nén lệch tâm có cốt thép đặt theo cạnh b, diện tích cốt thép được tính là A st = A s + A s' và A b = b × h0 Trong trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm với cốt thép đặt theo chu vi hoặc cấu kiện nén trung tâm, A b sẽ bằng diện tích tiết diện.

Nên hạn chế tỉ số cốt thép  t

Trong việc xác định giá trị sử dụng của vật liệu, giá trị tối thiểu của hệ số ma sát là 0 và giá trị tối đa nằm trong khoảng từ 4 đến 12 Để đảm bảo sự cân bằng giữa thép và bê tông, giá trị μ0 được xác định là 2μmin Trong trường hợp cần hạn chế việc sử dụng thép, giá trị μmax thường được quy định là 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự tương tác hiệu quả giữa thép và bê tông, giá trị μmax thường được lấy là 6%.

4.2.2 Cốt thép dọc cấu tạo

Khi sử dụng cấu kiện nén lệch tâm với chiều cao h > 500mm, cần thiết phải bố trí cốt thép A s và A’ s tập trung theo cạnh b, đồng thời thêm cốt thép dọc cấu tạo ở giữa cạnh h Cốt thép này giúp chịu đựng các ứng suất do bê tông co ngót và biến đổi nhiệt độ, đồng thời giữ ổn định cho các nhánh cốt thép đai dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính tối thiểu là 12mm và khoảng cách theo phương cạnh h phải được tuân thủ.

Trong hình 4.3, các thanh số (1) đại diện cho cốt thép cấu tạo Khi cốt thép dọc chịu lực đã được đặt theo chu vi, việc sử dụng cốt thép dọc cấu tạo sẽ không còn cần thiết.

Hình 4.3: Cốt thép dọc cấu tạo và cốt thép đai

Cốt thép ngang, hay còn gọi là cốt đai, có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí cho cốt thép dọc trong quá trình thi công, đồng thời đảm bảo sự ổn định cho cốt thép dọc chịu nén Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt Đường kính tối đa của cốt đai là 4 mm.

Khoảng cách cốt đai a đ k min và a 0

 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;

R sc  400 MPa lấy k = 12 và a 0 400 mm;

Nếu tỉ lệ cốt thép dọc   1,5% cũng nhƣ khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà t 3%

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

Cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc để giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra Để đạt được điều này, các cốt thép dọc (tối thiểu là một thanh) phải được đặt vào chỗ uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không quá 400 mm theo cạnh tiết diện Khi chiều rộng tiết diện không lớn hơn 400mm và mỗi cạnh có không quá 4 thanh cốt thép dọc, có thể sử dụng một cốt thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc.

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện cột

4.3.1 Tính toán cốt thép cột giữa tầng 1 trục B phần tử 43

+ Bố trí thép dọc cột

Chiều dài tính toán l 0 =0,7xH=0,7x4,9 =3,43m 43cm

  h     bỏ qua ảnh ảnh hưởng của uốn dọc,lấy hệ số uốn dọc  1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Nội lực đƣợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực

Bảng 3.13: Nội lực tính toán

Kí hiệu cặp nội lực Đặc điểm của cặp nội lực

N (daN) e 1 =M/N (cm) e a (cm) e 0 =max(e 1 ,e a ) (cm)

3 |N| max 783,14 336359,6 0,002 2 2 a) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

+Sử dụng bê tông cấp độ bền B25,thép AII có  R  0,595

+Xảy ra trường hợp x R h 0 ,nén lệch tâm bé :

+Xác định lại x theo công thức gần đúng:

Lấy x = 53,47 cm để tính thép:

   b) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2:

Lấy x = 40cm để tính thép:

   c) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3:

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  30, 43 cm 2

- Kiểm tra hàm lƣợng thép theo điều kiện:  min <  <  max Với:

Như vậy ta bố trí tại miền As : 2 30 2 32(As     30, 222 cm 2) cho 1 phía

+ Bố trí thép đai cột

- Đường kính cốt thép đai : max 28

- Trong đoạn nối cốt thép dọc:

Kiểm tra thép đã chọn

Kiểm tra hàm lƣợng thép|: min 0.05% t 2,54% max 3%

        Vậy hàm lƣợng thép tính toán là hợp lý

Chiều dài tính toán l 0 =0,7xH=0,7x3,6 =2,52m %2cm

  h     bỏ qua ảnh ảnh hưởng của uốn dọc,lấy hệ số uốn dọc  1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Lấy x = 17,7cm để tính thép:

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  7,37 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 4 16(As   8, 042 cm 2) cho 1 phía

-Lực dọc tới hạn xác định theo công thức

-Mômen quán tính của tiết diện

       -Hệ số kể đến độ ảnh hưởng của độ lệch tâm:

 -Với bêtông cốt thép thương  b 1

-Hệ số ảnh huỏng tới tải trọng dài hạn

-Lực dọc tới hạn tính theo công thức

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  6, 42 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 2 14 2 16(As     7,1 cm 2) cho 1 phía

3 |N| max 1430.47 17710.1 0,08 0.73 0.73 a) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  9,5 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 4 18(As 10,17   cm 2) cho 1 phía

Bảng tính toán kết quả :

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP CỘT

As chọn Thép đai cm cm cm cm2 Cm2 Đoạn nối

CT dọc Đoạn còn lại

Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm

Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông và nhóm thép của thép dọc, việc tính toán hoặc tra cứu bảng trong giáo trình BTCT là cần thiết Cốt thép dầm được xem như là cấu kiện chịu uốn, từ đó đảm bảo tính toán chính xác cho các công trình xây dựng.

+ a 0 khỏang cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo + h o Chiều cao có ích của tiết diện h o = h s – a 0

+ b bề rộng tính toán của tiết diện

Bêtông nặng cấp độ bền B25

Cường độ chịu kéo cốt thép dọc: R s  280.10 T/ 2 m 2

Cường độ chịu kéo cốt thép ngang: R sw  225.10 T/ 2 m 2

Cường độ chịu nén: R sc  280.10 T/ 2 m 2

4.6.2 Tính cho dầm tầng nhịp BC phần tử 24

+ Tính toán cốt thép dọc dầm BC( 22x55)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm:

 Tính cốt thép cho gối B và C ( momen âm )

Tính theo tiết diện hình chữ nhật: bxh = 22x55 cm

Giả thiết lớp bảo vệ : a = 5 cm : h o = h – a = 55– 5 = 50 cm

Gối C có momen bằng gối B nên ta chọn momen ở gối C để tính toán cốt thép cho cả 2 gối

Có  m   R 0,418- với hệ số DKLV = 1

-Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min 0

Vậy chọn thép 4 25 6 28    ( A s chọn = 56,549 cm 2 ) cho gối A và C bố trí thép 2 lớp

 Tính cốt thép cho nhịp BC ( momen dương ) dầm (22x55)cm

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h ‟ f = 10cm

Giả thiết lớp bảo vệ : a = 5cm: h o = h – a = 55 - 5 = 50 cm

Giá trị độ vươn của cánh S c lấy bé hơn trị số sau:

-Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:

=> trục trung hòa đi qua cánh

-Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min 0

Vậy chọn thép cho nhịp BC là 2 22 8 25    ( A s chọn = 46,873 cm 2 ) bố trí thép 2 lớp

+ Tính toán thép đai dầm BC( 22x55)

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

+ Bê tông B25 có R b ,5MPa5daN/cm 2 ; R bt =1,05MPa,5daN/cm 2 ;

+Thép đai nhóm AI có

R sw 5(Mpa)50(daN/cm 2 );E s =2,1.10 5 Mpa

+Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với: g=g 1 +g 01 569,3,+0,22x0,5x2500x1,1= 3902,05 daN/m

(với g 01 là trọng lƣợng bản thân dầm) g 01 tĩnh tải phân bố đều

Pu0 daN/m (HT phân bố đều)

-Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:

Do chƣa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết   w 1 b 1 1

→Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên  n 0 min 3 (1 ) 0 0, 6(1 0) 10,5 22 50 6930 b b n bt

→Q6702,5 (daN)> Q bmin →Cần phải đặt cốt đai chịu cắt

Do dầm có phần cánh nằm trong vùng kéo  f  0

+Xác định giá trị Qb1:

+Giá trị q sw tính toán:

  nên ta lấy giá trị q sw = 69,3 daN/cm để tính cốt đai

+Dầm có hUcm > 45cm→s ct =min(h/3;50cm) cm

-Khoảng cách thiết kế của cốt đai

+ Ở đoạn L/4 tính từ mép dầm khoảng cách cốt đai bố trí :

+ Ở đoạn giữa dầm bố trí cốt đai với khoảng cách Stk2 = 20cm

- Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai:

→Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

 Do các dầm có tiết diện không đổi và Qmax không chênh lệch quá lớn ta bố trí chung cho thép đai dầm

BẢNG KẾT QUẢ THÉP DỌC DẦM 22X55

Phần tử M b h a ho As tt Chọn thép As chọn

THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN MÓNG CỌC ÉP

Hình 3.1: Quy trình thiết kế móng

Điều kiện địa chất công trình

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

Các dữ liệu về các lớp đất dưới móng công trình ở Hải Phòng được được trình bày trong bảng bảng 5.1

Hình 3.1 thể hiện một hố khoan địa chất nền đất dưới công trình

Bảng 3.1: Các đặc trưng cơ lí của lớp đất dưới công trình

Chiều dày lớp đất (m) Độ ẩm (%)

5 Cát chặt vừa hạt mịn 9,8 17,5 1,86 - 32 0 05‟ 1520 24

Cuội sỏi chặt, hạt to 6,45 13,9 2,0 - 37 0 00‟ 4260 42

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

Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình

3.2.1 Đề xuất phương án móng

Việc lựa chọn phương án móng phải dựa vào điều kiện địa chất thủy văn và tải trọng tại chân cột, đồng thời đảm bảo yêu cầu về độ lún của công trình Bên cạnh đó, địa điểm xây dựng cũng ảnh hưởng đến việc chọn biện pháp thi công cọc.

Lực dọc lớn nhất tại chân cột biên đạt 86,183 T, trong khi cột giữa lên tới 194,774 T Những giá trị nội lực này rất lớn, do đó cần lựa chọn móng cọc sâu để chuyển tải trọng xuống lớp cuội sỏi phía dưới.

Do vậy,các giải pháp móng có thể sử dụng đƣợc là:

+ Phương án móng cọc ép

+ Phương án móng cọc khoan nhồi

- Phương án móng cọc ép:

-Không gây chấn động mạnh;

-Dễ thi công , kiểm tra đƣợc chất lƣợng cọc ;

-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 :

- 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

- Thi công phức tạp , cần phải có thiết bị chuyên dùng;

- Khó kiểm tra chất lƣợng cọc;

- Giá thành tương đối cao

Với 2 phương án trên ta thấy rằng sử dụng giải pháp móng cọc ép là phù hợp hơn về yêu cầu sức chịu tải cũng nhƣ khả năng thi công thực tế cho công trình.

Tính toán cọc

Dựa trên phương án đề xuất, lực dọc lớn nhất tại chân cột truyền xuống móng khoảng 300T, do đó, chúng tôi quyết định chọn giải pháp móng cọc ép Cọc sử dụng có tiết diện 250x250 mm và cần được cắm vào lớp cát chặt vừa hạt mịn (lớp thứ 5 theo Bảng 3.1) với chiều dài khoảng 0,6m.

Sức chịu tải của cọc được xác định dựa trên giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT, áp dụng công thức của Nhật Bản và Meyehof theo tiêu chuẩn TCXD 10304:2014 Kết quả tính toán được trình bày chi tiết trong bảng D.1 và D.2 của phụ lục.

Cường độ chịu nén bê tông cọc : R = 145 kG/cm 2 (B25)

Cường độ tính toán cốt thép cọc : Ra = 2800 (CB240-V) Thép

Tiêu đề	Thiết Kế Khách Sạn Phương Đông Tại Cát Bà Hải Phòng
Tác giả	Tạ Duy Trung
Người hướng dẫn	TS. Phạm Văn Tỉnh
Trường học	Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam
Chuyên ngành	Kỹ thuật công trình
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	2,52 MB