Thiết kế và thi công văn phòng làm việc và cho thuê văn phú CIC

Mặt khác, với xu thế phát triển của thời đại thì việc thay thế các công trình thấp tầng bằng các công trình cao tầng là việc làm rất cần thiết để giải quyết vấn đề đất đai cũng như thay

L ỜI CẢM ƠN

Sau quá trình học tập và nghiên cứu, được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình

của thầy Thạc sĩ Vũ Minh Ngọc và sự giúp đỡ của các thầy giáo trong khoa Cơ điện & Công trình, các bạn bè đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, đến nay bản khóa luận tốt nghiệp đã hoàn thành

Em xin chân thành cảm ơn tới ban lãnh đạo khoa Cơ điện & Công trình, các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật xây dựng công trình, đặc biệt là thầy giáo ThS Vũ Minh Ngọc đã tạo điều kiện, hướng dẫn tận tình để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp được giao

Em xin gửi lời cảm ơn đến những đồng nghiệp, các bạn bè đã có những ý

kiến quý báu trong thời gian qua giúp em hoàn thành bản khóa luận tốt nghiệp

của mình Đồng thời em gửi lời cảm ơn đến những người thân đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành nhiệm vụ học tập

M ỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 2

1.1 Giới thiệu về công trình 2

1.2 Các giải pháp kiến trúc 3

1.2.1 Giải pháp về mặt bằng 3

1.2.2 Giải pháp về mặt đứng 4

1.2.3 Giải pháp về mặt cắt 4

1.3 Các giải pháp kỹ thuật của công trình 5

1.3.1 Giải pháp thông gió, chiếu sáng 5

1.3.2 Giải pháp cung cấp điện 5

1.3.3 Giải pháp hệ thống chống sét và nối đất 5

1.3.4 Giải pháp cấp thoát nước 6

1.3.5 Giải pháp cứu hoả 6

1.3.6 Các thông số, chỉ tiêu cơ bản 6

1.3.7 Vật liệu sử dụng trong công trình 6

1.4 Điều kiện khí hậu, thủy văn 7

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 8

2.1 Các giải pháp kết cấu 8

2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng 8

2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình 10

2.1.3 Sơ đồ làm việc của hệ kết cấu chịu tác dụng của tải trọng ngang 10

2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện 12

2.2.1 Lựa chọn chiều dày sàn 12

2.2.2 Xác định tiết diện dầm 13

2.2.3 Xác định tiết diện cột 14

2.2.5 Mặt bằng kết cấu 16

2.3 Tính toán tải trọng 16

2.3.2 Hoạt tải 17

2.4 Tổ hợp tải trọng 18

2.5 Lập sơ đồ tính toán 18

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN 20

3.1 Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép 20

3.2 Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép 23

3.2.1 Cốt thép dọc chịu lực 23

3.2.2 Cốt thép dọc cấu tạo 25

3.2.3 Cốt thép ngang 26

3.3 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện cột 26

3.4 Cơ sở lý thuyết tính dầm bê tông cốt thép 29

3.5 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép 31

3.6 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm 32

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 36

4.1 Cơ sở lý thuyết tính sàn bê tông cốt thép 36

4.2 Cơ sở lý thuyết cấu tạo sàn bê tông cốt thép 36

4.3 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện sàn 37

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN NGẦM 39

5.1 Điều kiện địa chất công trình 39

5.2 Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình 42

5.2.1 Đề xuất phương án móng 42

5.3 Tính toán cọc 42

5.3.1 Thông số về cọc 43

5.3.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 43

5.3.3 Tính toán sức chịu tải theo Meyerhof 43

5.3.4 Tính toán sức chịu tải của cọc theo công thức Nhật bản 46

5.4 Tính toán kiểm tra bố trí cọc 48

5.4.1 Tính toán số lượng cọc trong đài 48

5.4.2 Xác định kích thước đài móng, giằng móng 49

5.4.3 Lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình 49

5.4.4 Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc 50

5.4.5 Kiểm tra đài cọc 50

5.5 Kiểm tra tổng thể đài cọc 54

5.5.1 Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng 54

CHƯƠNG 6 THI CÔNG PHẦN NGẦM 59

6.1 Đặc điểm điều kiện thi công công trình 59

6.2 Thi công cọc 61

6.2.1 Chọn máy ép cọc 61

6.2.2 Thi công cọc 62

6.2.3 Quy trình thi công cọc 64

6.2.4 Các sự cố khi thi công cọc và biện pháp giải quyết 67

6.3 Thi công tường tầng hầm 68

6.4 Thi công công tác đất 69

6.4.1 Lập biện pháp thi công đào đất 69

6.4.2 Tính toán thi công hố móng 70

6.5 Thi công hệ đài, giằng 74

6.5.1 Đổ bê tông lót móng 74

6.5.2 Công tác cốt thép móng 74

6.5.3 Công tác ván khuôn móng 74

6.5.4 Công tác đổ bê tông 75

6.5.5 Công tác bảo dưỡng bê tông 75

6.5.6 Công tác tháo ván khuôn móng 75

CHƯƠNG 7 THI CÔNG PHẦN THÂN 76

7.1 Phân tích lập biện pháp thi công phần thân 76

7.1.1 Điều kiện thi công 76

7.1.2 Đánh giá lựa chọn giải pháp thi công phần thân 76

7.2 Thi công ván khuôn, cột chống cho một tầng điển hình 77

7.2.2 Tính Toán kiểm tra ván khuôn sàn 77

7.2.3 Tính toán kiểm tra xà gồ 79

7.2.4 Tổ hợp ván khuôn cột 83

7.2.5 Tổ hợp ván khuôn dầm 88

7.3 Thi công công tác cốt thép 90

7.4 Thi công công tác bê tông 91

7.5 Chọn máy thi công công trình 92

7.6 Công tác trắc địa trong thi công phần thân công trình 95

7.7 Công tác thi công xây tường hoàn thiện 95

CHƯƠNG 8 BỐ TRÍ TỔNG MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG 97

8.1 Nguyên tắc bố trí tổng mặt bằng 97

8.2 Tính toán diện tích kho bãi 97

8.3 Tính toán diện tích nhà tạm 97

8.3.1 Dân số trên công trường 97

8.3.2 Bố trí nhà tạm trên mặt bằng 98

8.4 Bố trí công trường 98

CHƯƠNG 9 LẬP DỰ TOÁN THI CÔNG MỘT SÀN ĐIỂN HÌNH 100

9.1 Các cơ sở tính toán dự toán 100

9.1.1 Phương pháp lập dự toán xây dựng công trình 100

9.1.2 Xác định chi phí xây dựng công trình 101

9.1.3 Các văn bản căn cứ để lập dự toán công trình 103

9.2 Áp dụng lập dự toán cho công trình 104

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ

Khu vực Châu Á – Thái Bình Dương trong những năm gần đây đã trở thành

một trong những khu vực có nền kinh tế năng động và phát triển vượt bậc với mức tăng trưởng bình quân hàng năm từ 68% chiếm một tỷ trọng đáng kể trong nền kinh

tế thế giới Điều này thể hiện rõ nét qua việc điều chỉnh chính sách về kinh tế cũng như chính trị của các nước Phương Tây nhằm tăng cường sự có mặt của mình trong khu vực Châu Á và cuộc đấu tranh để giành lấy thị phần trong thị trường năng động này đang diễn ra

Cùng với sự phát triển vượt bật của các nước trong khu vực, nền kinh tế Việt Nam cũng có những chuyển biến rất đáng kể Đi đôi với chính sách đổi mới, chính sách mở cửa thì việc tái thiết và xây dựng cơ sở hạ tầng là rất cần thiết Mặt khác, với

xu thế phát triển của thời đại thì việc thay thế các công trình thấp tầng bằng các công trình cao tầng là việc làm rất cần thiết để giải quyết vấn đề đất đai cũng như thay đổi

cảnh quan đô thị cho phù hợp với tầm vóc của một thành phố lớn

Nằm tại vị trí trọng điểm, là thủ đô của cả nước, Hà Nội là trung tâm kinh tế văn hóa chính trị của quốc gia Hà Nội đã trở thành nơi tập trung đầu tư của nước ngoài Hàng loạt các khu công nghiệp, khu kinh tế mọc lên, cùng với điều kiện sống ngày càng phát triển, dân cư từ các tỉnh lân cận đổ về Hà Nội để làm việc và học tập Do đó Hà Nội

đã trở thành một trong những nơi tập trung dân lớn nhất nước ta Để đảm bảo an ninh chính trị để phát triển kinh tế, vấn đề phát triển cơ sở hạ tầng để giải quyết nhu cầu to

lớn về văn phòng làm việc cho người dân cũng như các nhân viên người nước ngoài đến sinh sống và làm việc là một trong những chính sách lớn của nhà nước cũng như của thành phố Hà Nội

Với quỹ đất ngày càng hạn hẹp như hiện nay, việc lựa chọn hình thức xây dựng được cân nhắc và lựa chọn kỹ càng sao cho đáp ứng được nhu cầu làm việc đa dạng

của thành phố, tiết kiệm đất và đáp ứng được yêu cầu thẩm mỹ, phù hợp với tầm vóc

của thủ đô cả nước Trên cơ sở đó, việc lựa chọn xây dựng một nhà cao tầng là một

giải pháp thiết thực vì nó đáp ứng được những yêu cầu đặt ra

Từ đó việc dự án xây dựng văn phòng làm việc và cho thuê Văn Phú-CIC được ra đời Là một tòa nhà 8 tầng và có một bán hầm, công trình là một điểm nhấn nâng cao vẻ mỹ quan của thành phố, thúc đẩy thành phố phát triển theo hướng hiện đại

CHƯƠNG 1

KI ẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 Gi ới thiệu về công trình

Tên công trình: Văn phòng làm việc và cho thuê VĂN PHÚ-CIC

Địa điểm xây dựng: Hoàn Kiếm – Hà Nội

Trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển của xã hội, dân số ở các thành phố

lớn ngay càng tăng, dẫn tới nhu cầu nhà ở ngày càng trở nên cấp thiết Nhằm đảm bảo cho người dân có chỗ làm việc chất lượng, tránh tình trạng xây dựng tràn lan, đồng thời cũng nhằm tạo ra kiến trúc thành phố hiện đại, phù hợp với quy hoạch chung, thì việc xây dựng văn phòng làm việc và cho thuê là lựa chọn cần thiết

Từ điều kiện thực tế ở Việt Nam và cụ thể là ở Hà Nội thì văn phòng là một trong các thể loại nhà được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề thiếu văn phòng làm việc Văn phòng cho thuê tiết kiệm được đất đai, hạ tầng kỹ thuật và kinh tế Sự phát triển theo chiều cao cho phép các đô thị tiết kiệm được đất đai xây dựng, dành chúng cho việc phát triển cơ sở hạ tầng thành phố cũng như cho phép tổ chức những khu vực cây xanh nghỉ ngơi giải trí Cao ốc hoá một phần các đô thị cũng cho phép thu hẹp bớt một cách

hợp lý diện tích của chúng, giảm bớt quá trình lấn chiếm đất đai nông nghiệp một vấn đề

lớn đặt ra cho một nước đông dân như Việt Nam

Đây là một trong những mô hình nhà thích hợp cho đô thị, tiết kiệm đất đai, dễ dàng đáp ứng được diện tích nhanh và nhiều, tạo ra điều kiện sống tốt về nhiều mặt như: môi trường sống, giáo dục, nghỉ ngơi, quan hệ xã hội, trang thiết bị kỹ thuật, khí

hậu học, bộ mặt đô thị hiện đại văn minh Do vậy công trình Văn phòng làm việc và cho thuê Văn Phú-CIC được xây dựng nhằm đáp ứng các mục đích trên

Công trình văn phòng làm việc và cho thuê là một trong những công trình nằm trong chiến lược phát triển nhà cao cấp trong đô thị của Thành phố Hà Nội Với hệ thống giao thông đi lại thuận tiện, và nằm trong vùng quy hoạch phát triển của thành

phố, công trình đã cho thấy rõ ưu thế về vị trí của nó

Công trình có kích thước mặt bằng 31,2x11m, diện tích sàn tầng điển hình 311,41m2, gồm 9 tầng ngoài ra còn có một tầng hầm để làm gara và chứa các thiết bị

kỹ thuật, tầng 1 là sảnh chờ quầy lễ tân văn phòng, cửa hàng nhằm phục vụ nhu cầu

của người dân làm việc ở các văn phòng trong khu vực Từ tầng 2 tới tầng 9 dùng bố trí các văn phòng tương tự

Tầng 1 cao 3,3m dùng bố trí lối vào tạo ra không gian thoáng đãng

Tầng 2 đến 9 cũng có chiều cao 3,3m được thiết kế làm nhiệm vụ phục vụ nhu

cầu làm việc của người dân

Hình 1.1: M ặt bằng tầng điển hình

Từ tầng 2 đến tầng 9, mỗi tầng được cấu tạo phân thành các ô để làm việc, có

diện tích trung bình khoảng 41,25m2 Cấu tạo tầng nhà có chiều cao thông thuỷ là 2,9m tương đối phù hợp với hệ thống văn phòng hiện đại sử dụng hệ thống điều hòa nhiệt độ vì đảm bảo tiết kiệm năng lượng khi sử dụng Cấu tạo của một văn phòng:

- Phòng làm việc

- Phòng vệ sinh

- Phòng kĩ thuật và thang máy

Về giao thông trong nhà, khu nhà gồm 1 thang bộ và 2 thang máy làm nhiệm vụ

phục vụ lưu thông Như vậy tương đối là hợp lý

1.2.2 Giải pháp về mặt đứng

Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc Mặt đứng công trình được trang trí trang nhã, hiện đại, với hệ thống cửa kính khung nhôm tại các căn phòng Với các tầng có hệ thống cửa sổ mở ra không gian

rộng làm tăng tiện nghi, tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng Có ban công nhô

ra sẽ tạo không gian thông thoáng cho các tầng Bao quanh nhà đươc ngăn bởi tường xây 220, giữa các chỗ làm việc trong 1 tầng được ngăn bởi các bàn , trát vữa xi măng 2

mặt và lăn sơn 3 lớp theo chỉ dẫn kĩ thuật

Tòa nhà có chiều cao 29,7m tính tới đỉnh, chiều dài 31,2m, chiều rộng 11m

Là một công trình độc lập, với cấu tạo kiến trúc như sau:

Hình 1.2: Mặt đứng công trình

Mặt đứng phía trước của công trình được cấu tạo đơn giản, gồm các khung nhôm ô

cửa kính, nhằm thông gió và lấy ánh sáng tự nhiên Mặt trước phẳng để giảm tác động

của tải trọng ngang như: gió, bão…Bên ngoài sử dụng các loại sơn màu trang trí, tạo

vẻ đẹp kiến trúc cho công trình

1.2.3 Giải pháp về mặt cắt

Cao độ của tầng hầm là 3,1m, tầng 1 là 3,3m, thuận tiện cho việc sử dụng cần không gian sử dụng lớn mà vẫn đảm bảo nét thẩm mỹ nên trong các tầng này có bố trí

thêm các tấm nhựa Đài Loan để che các dầm đỡ đồng thời còn tạo ra nét hiện đại trong việc sử dụng vật liệu Từ tầng 2 trở lên cao độ các tầng là 3,3m, làm trần thạch cao nên có tính về thẩm mỹ rất cao Mỗi tầng có 2 thang máy đặt ở gần cuối nhà Cửa

ra vào văn phòng là loại cửa 1 cánh Các tầng đều có các cửa sổ và mặt trước là vách

cửa kính khung nhôm, hướng nhìn ra ban công, làm tăng thêm sự tiện nghi và thoải mái cho công việc

1.3 Các gi ải pháp kỹ thuật của công trình

1.3.1 Giải pháp thông gió, chiếu sáng

Thông gió: Là một trong những yêu cầu quan trọng trong thiết kế kiến trúc nhằm đảm bảo vệ sinh, sức khoẻ cho con người khi làm việc và nghỉ ngơi

Về nội bộ công trình, các tầng đều có cửa sổ thông gió trực tiếp Trong mỗi tầng

của tòa nhà bố trí các quạt hoặc điều hoà để thông gió nhân tạo về mùa hè

Chi ếu 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 phòng đều được lấy ánh sáng tự nhiên thông qua hệ

thống sổ, cửa kính và cửa mở ra ban công

Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống bóng điện lắp trong các phòng và tại hành lang, cầu thang bộ, cầu thang máy

1.3.2 Gi ải pháp cung cấp điện

Lưới cung cấp và phân phối điện: Cung cấp điện động lực và chiếu sáng cho công trình được lấy từ điện hạ thế của trạm biến áp Dây dẫn điện từ tủ điện hạ thế đến các bảng phân phối điện ở các tầng dùng các lõi đồng cách điện PVC đi trong hộp kỹ thuật Dây dẫn điện đi sau bảng phân phối ở các tầng dùng dây lõi đồng luồn trong ống

nhựa mềm chôn trong tường, trần hoặc sàn dây dẫn ra đèn đảm bảo tiếp diện tối thiểu 1,5mm2

1.3.3 Gi ải pháp hệ thống chống sét và nối đất

Chống sét cho công trình bằng hệ thống các kim thu sét bằng thép 16 dài 600mm

lắp trên các kết cấu nhô cao và đỉnh của mái nhà Các kim thu sét được nối với nhau

và nối với đất bằng các thép 10 Cọc nối đát dùng thép góc 65x65x6 dài 2,5m Dây

nối đất dùng thép dẹt 40  4 điện trở của hệ thống nối đất đảm bảo nhỏ hơn 10

Hệ thống nối đất an toàn thiết bị điện dược nối riêng độc lập với hệ thống nối đất chống sét Điện trở nối đất của hệ thống này đảm bảo nhỏ hơn 4 Tất cả các kết

cấu kim loại, khung tủ điện, vỏ hộp Aptomat đều phải được nối tiếp với hệ thống này

1.3.4 Giải pháp cấp thoát nước

Đường ống cấp nước: do áp lực nước lớn => dùng ống thép tráng kẽm Đường

ống trong nhà đi ngầm trong tường và các hộp kỹ thuật Đường ống sau khi lắp đặt song đều phải thử áp lực và khử trùng trước khi sử dụng Tất cả các van, khoá đều phải

sử dụng các van, khoá chịu áp lực

Thoát nước: Bao gồm thoát nước mưa và thoát nước thải sinh hoạt

1.3.5 Gi ải pháp cứu hoả

Để phòng chống hoả hoạn cho công trình trên các tầng đều bố trí các bình cứu hoả cầm tay, họng cứu hoả lấy nước trực tiếp tù bể nước mái nhằm nhanh chóng dập tắt đám cháy khi mới bắt đầu

Về thoát người khi có cháy, công trình có hệ thống giao thông ngang là hành lang

rộng rãi, có liên hệ thuận tiện với hệ thống giao thông đứng là các cầu thang bố trí rất linh hoạt trên mặt bằng bao gồm cả cầu thang bộ và cầu thang máy

1.3.6 Các thông số, chỉ tiêu cơ bản

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

Trong đó: Sxd – Diện tích xây dựng của công trình

Sxd= (16,31x11)+(4x12) = 227,41m2

S – Diện tích toàn khu đất, S= 596,2m2

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

…)

Vậy ta có hệ số xây dựng là 227,41/596,2 = 0,38 < 0,4 (0,4- hệ số xây dựng cho phép)

1.3.7 V ật liệu sử dụng trong công trình

- Đối với kết cấu chịu lực:

+ Bê tông sử dụng có cấp bền B25, dùng bê tông thương phẩm tại các trạm

trộn đưa đến Để rút ngắn tiến độ, bê tông có sử dụng phụ gia và được tính toán cấp

phối bảo đảm bê tôg đạt cường độ theo yêu cầu

+ Thép chịu lực dùng thép CB300V, cường độ Rk = Rn = 2800 kG/cm2, thép đai dùng thép CB240T, cường độ Rk = Rn = 2300 Kg/cm2

+ Gạch xây tường ngăn giữa các căn hộ và giữa các phòng dùng gạch rỗng có

trọng lượng nhẹ, để làm giảm trọng lượng của công trình

+ Dùng các loại sỏi, đá, cát phù hợp với cấp phối, đảm bảo mác của vữa và khối xây theo đúng yêu cầu thiết kế

+ Tôn: Dùng để che các mái tum phía trên công trình, tạo vẻ đẹp kiến trúc Sử dụng tôn lạnh màu để giảm khả năng hấp thụ nhiệt cho công trình

- Vật liệu dùng để trang trí kiến trúc, nội thất:

+ Cửa kính: Sử dụng cửa kính có trọng lượng nhẹ, nhưng đảm bảo được cường độ Chịu được các va đập mạnh do gió, bão và có khả năng cách âm cách nhiệt

tốt

+ Các loại gạch men dùng ốp, lát: chống được trầy xước, có hoa văn nội tiết phù hợp với loại sơn dùng để sơn tường, tạo vẻ đẹp thẩm mỹ cho không gian trong phòng

+ Gỗ dùng làm cửa và nội thất bên trong phòng: Sử dụng các loại gỗ đặc

chắc, không bị mối mọt, có thời gian sử dụng trên 30 năm

+ Sơn: Dùng sơn có khả năng chống mưa bão, chống thấm, không bị nấm mốc

- Ngoài những vật liệu đã nêu ở trên, công trình còn sử dụng các loại vật liệu chống

thấm (Sika), xốp cách nhiệt, …

1.4 Điều kiện khí hậu, thủy văn

Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 27 0C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 120C

Thời tiết chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa nóng ( từ tháng 4 đến tháng 11), mùa lạnh (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau)

Độ ẩm trung bình 75% - 80%

Ưu điểm: Tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng, mặt

khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản

Nhược điểm: Kết cấu công trình dạng này sẽ giảm khả năng chịu tải trọng ngang

của công trình Với một công trình có chiều cao lớn muốn đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình thì kích thước cột dầm sẽ phải tăng lên, nghĩa là phải tăng trọng lượng bản thân của công trình, chiếm diện tích sử dụng Do đó, chọn kiểu kết cấu này chưa

phải là phương án tối ưu

2.1.1.2 H ệ tường – lõi chịu lực

Hình 2.2: H ệ Tường – Lõi chịu lực Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng và lõi

Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường và lõi qua các bản sàn Các tường cứng làm

việc như các công xôn có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này thích hợp cho nhà có không gian bên trong đơn giản, vị trí tường ngăn trùng với vị trí tường chịu lực

Ưu điểm: Độ cứng của nhà lớn, chịu tải trọng ngang tốt Kết hợp vách thang máy

bằng BTCT làm lõi

Nhược điểm: Trọng lượng công trình lớn, tính toán và thi công phức tạp hơn

2.1.1.3 H ệ khung – lõi chịu lực

Hình 2.3: H ệ Khung – Lõi chịu lực

Trong hệ kết cấu này thì khung và lõi cùng kết hợp làm việc, khung chịu tải trọng

chịu tải theo độ cứng tương đương của khung và lõi Phương án này sẽ làm giảm trọng lượng bản thân công trình, không gian kiến trúc bên trong rộng rãi, tính toán và thi công đơn giản hơn

2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Qua phân tích một cách sơ bộ như trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhà cao tầng đều có những ưu, nhược điểm riêng Với công trình này yêu cầu không gian linh hoạt cho các phòng cho từng tầng nên giải pháp tường chịu lực khó đáp ứng được Với hệ khung chịu lực do có nhược điểm là gây ra chuyển vị ngang lớn và kích thước cấu kiện lớn nên không phù hợp với công trình, gây lãng phí Dùng giải pháp hệ lõi chịu lực thì công trình cần phải thiết kế với độ dày sàn lớn, lõi phân bố hợp lí trên

mặt bằng, điều này dẫn tới khó khăn cho việc bố trí mặt bằng với công trình là nhà ở

cũng như giao dịch buôn bán Vậy để thoả mãn các yêu cầu kiến trúc và kết cấu đặt ra cho một nhà cao tầng làm chung cư cho các hộ gia đình ta chọn biện pháp sử dụng hệ

hỗn hợp là hệ được tạo thành từ sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều hệ cơ bản Dựa trên phân tích trên, ta chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ khung

2.1.3 Sơ đồ làm việc của hệ kết cấu chịu tác dụng của tải trọng ngang

2.1.3.1 Sơ đồ giằng (hình 2-4a)

Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với

diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do

Hình 2.4: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng

Các kết cấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột có độ cứng chống uốn bé vô cùng

2.1.3.2 Sơ đồ khung - giằng (hình 2 4b)

Sơ đồ này coi khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trường hợp này có khung liên kết cứng tại các nút (gọi

là khung cứng) Độ cứng tổng thể của hệ được đảm bảo nhờ các kết cấu giằng đứng (vách ), các tấm sàn ngang So với các kết cấu sơ đồ giằng thì độ cứng của khung thường bé hơn nhiều so với vách cứng Vì vậy các kết cấu giằng chịu phần lớn tác

dụng của tải trọng ngang

* L ựa chọn sơ đồ làm việc cho kết cấu chịu lực:

Qua việc phân tích trên ta nhận thấy sơ đồ khung - giằng là hợp lí nhất Sự làm

việc đồng thời của khung và giằng là ưu điểm nổi bật của hệ kết cấu này Do vậy ta lựa

chọn hệ khung giằng là hệ kết cấu chính chịu lực cho công trình

2 1.4.2 Sàn sườn

Hình 2.6: Sàn sườn

Là loại sàn có dầm, bản sàn tựa trực tiếp lên hệ dầm, thông qua đó truyền lực lên các cột Do vậy bề dày sàn tương đối nhỏ, giảm trọng lượng công trình Phù hợp với

loại nhà cao tầng

Qua phân tích trên ta thấy thích hợp với công trình này là chọn giải pháp thiết

kế sàn sườn toàn khối

2.2 L ựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện

2.2.1 Lựa chọn chiều dày sàn

Công th ức xác định chiều dày bản sàn như sau:

hs = D l

m (2 - 1) Trong đó:

D - hệ số phụ thuộc vào đặc tính của tải trọng theo phương đứng tác dụng lên sàn, D = 0,8 ÷ 1,4;

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 theo 2 phương và m = 30 ÷ 35 cho sàn làm việc theo 1 phương;

Xét các ô sàn: Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu ta phân các ô sàn ra làm 2 loại:

+ Loại 1: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 ≤ 2  ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê 4 cạnh)

+ Loai 2: Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1  2  ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm)

Mặt bằng diện tích các ô sàn xem hình A.1 phần phụ lục

Bề dày các ô sàn được tính toán ở bảng 2.1

ld – Nhịp của dầm đang xét;

md – Hệ số kể đến vai trò của dầm (Với dầm phụ: md   12 20; với dầm chính: md   8 12; với đoạn dầm consol:md   5 7)

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

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

Ti ết diện tính toán Ti ết diện chọn

Đối với các tầng khác, các tiết diện dầm cũng được tính toán tương tự và được

thể hiện trong các bản vẽ mặt bằng kết cấu KC-06÷KC-08

2.2.3 Xác định tiết diện cột

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

(% )

yc c

b sc

N A



 (2 – 3) Trong đó:

N – Lực dọc sơ bộ xác định theo công thức:

N   F q n (2 – 4)

F – Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét;

q – Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn: 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 ;

Rsc – Cường độ tính toán về lực kéo của thép;

– Hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép

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

 

l b

 (2 – 6)

Hình 2.7: M ặt bằng diện tích chịu tải cột giữa C1 và cột biên C2

Bảng 2.3.: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện của cột

Để cột không thay đổi độ cứng đột ngột và đảm bảo chuyển vị của công trình trong

giới hạn, ta chọn cột có tiết diện là 50cmx80cm; 40x60cm; 30x50cm; 22x40cm;22x22cm

2.2.4 Xác định tiết diện lõi thang máy

Theo TCVN 1998 quy định độ dày của lõi thang máy không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau: {150mm; Ht

20

1

= 185mm}

Công trình có kết cấu đơn giản nên thang máy dùng tường cột chịu lực Đối với

tiết diện tường tầng hầm ta chọn bằng với tiết diện của vách là 220mm

2.2.5 M ặt bằng kết cấu

Từ các kết quả tính toán và giải pháp đã chọn ta tiến hành lập mặt bằng kết cấu, chi tiết xem các bản vẽ mặt bằng KC-01÷KC-08 Từ đó toàn bộ công trình được mô hình trong phần mềm Etabs 9.7.4 như hình 2.8

Hình 2.8: Mô hình 3D của công trình trong phần mềm Etabs

2.3 Tính toán t ải trọng

2.3.1 Tĩnh Tải

2.3.1.1 T ĩnh tải hoàn thiện

Tải trọng các lớp tĩnh tải hoàn thiện được tính toán theo công thức sau:

tt tc

q  q n (2 – 7) Trong đó:

n– Hệ số độ tin cậy

Các giá trị tải trọng tính toán cụ thể được thể hiện trong Bảng A1, A2 A3 Phụ lục

Sơ đồ tĩnh tải sàn tác dụng lên tầng điển hình trong Etabs được thể hiện trong hình A.2 phần phụ lục

2.3.1.2 T ĩnh tải tường xây, vách ngăn (TTG)

Tường ngăn giữa các phòng wc trong nhà dày 110mm, tường bao chu vi nhà và tường

thang máy dày 220mm

Chiều cao tường được xác định:

ht - Chiều cao tường;

H - Chiều cao tầng nhà;

hd,s - Chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng

Khi tính trọng lượng tường, một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lượng

do cửa đi, cửa sổ chiếm cho ta giảm đi 30% bằng cách ta nhân với hệ số 0,7 Tĩnh tải

tường xây và vách ngăn được xem trong Bảng A4 Phụ lục

Sơ đồ tĩnh tải tường tác dụng lên tầng điển hình trong Etabs xem trong hình A.3

2.3.3.1 Tính toán t ải trọng gió thành phần tĩnh

Áp lực gió tiêu chuẩn thành phần tĩnh luôn được tính theo công thức sau:

kzj – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió tại tầng thứ j theo độ cao z tra trong bảng 5;

c – Hệ số khí động lấy theo bảng 6 của tiêu chuẩn: c = 0,8 với gió đẩy, c = 0,6 với gió hút

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

Fj T TT j H T m

W γ W  (2 – 10) Trong đó:

WjT – Tải gió tĩnh đẩy tiêu chuẩn (T/m)

Hj – Chiều cao đón gió chất vào mức sàn thứ j

γ – hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, γ=1,2

Các tổ hợp tải trọng được tính toán theo TCVN 5574-2012, cụ thể như sau:

Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải;

Tổ hợp 2: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió X;

Tổ hợp 3: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió XX;

Tổ hợp 4: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió Y;

Tổ hợp 5: Tĩnh tải + 0,9×Hoạt tải + 0,9×Gió YY;

Trong khóa luận, để đảm bảo đúng với sự làm việc thực tế của công trình, ta sử dụng

mô hình 3D được xây dựng trên phần mềm Etabs ver 9.7.4

Hình 2.9: Sơ đồ 3D của công trình

CHƯƠNG 3 THI ẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN 3.1 Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép

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

Lực nén dọc trục: N

Mô men uốn nằm trong mặt phẳng khung: My

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

Trục x là trục theo phương cạnh dài công trình, trục y là trục theo cạnh ngắn công trình (gồm cả tầng hầm)

Tính toán thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên theo tài liệu: “Tính toán tiết diện

cột bê tông cốt thép” của Gs Nguyễn Đình Cống Tính cốt thép theo phương pháp

gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên về nén lệch tâm phẳng Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày theo các tiêu chuẩn nước ngoài (BS811097, ACI 318), trên cơ sở đó lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù

hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1651–2008)

Tiết diện cột có các cạnh là Cx, Cy.Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng: 0,5 

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

eay Giá trị mô men sau khi xét đến uốn dọc là:

C  C , khi đó kí hiệu:

h = Cx, b = Cy

M1 = Mx1, M2 = My1

x z

y

My

Mx N

Tính theo phương y khi: y1 x1

h



Khi x1 > ho thì mo = 0,4

Tính mô men tương đương: M = M1 + moM2h

b

Độ lệch tâm: e1 = M/N, với kết cấu siêu tĩnh: eo = max(e1, ea)

Tính:e=eo+h/2–a

Tính toán độ mảnh theo 2 phương: λx, λy, λ = max(λx, λy)

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

Diện tích cốt thép dọc:

As =

e

b e

bxh  (3 – 4)

So sánh t với min = 0,1 và max = 5%

+ Nếu t < min: Bố trí thép cấu tạo: 0

s

bh A

2

+ Nếu t > max: Nên tăng kích thước cột

3 2 Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép

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

3.2.1 C ốt thép dọc chịu lực

Cốt thép dọc chịu lực thường dùng các thanh đường kính   12 40  Khi

Trong cấu kiện nén lệch tâm tiết diện chữ nhật nên đặt cốt thép dọc chịu lực tập trung theo cạnh b và chia ra hai phía: As và A’s Cốt thép A’sở về phía chịu nén nhiều hơn (gần hơn với điểm đặt lực N) Cốt thép As ở phía đối diện A’s, chịu kéo hoặc nén

ít hơn (xa điểm đặt N hơn) Khi As = A’s ta có trường hợp đối xứng Khi As ≠ A’s ta có

100 A ''%

b h



Là tỷ số phần trăm cốt thép Giá trị  và ' không bé hơn min Theo TCVN

1651-2008 giá trị min lấy theo độ mảnh l0

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

t b

A A

s t

b

100 A

%

A

   với Ab là diện tích tính toán của tiết diện bê tông Trong cấu kiện nén

lệch tâm đặt cốt thép theo cạnh b thì As t  As  A's và Ab   b h0 Trong cấu kiện

chịu nén lệch tâm cốt thép đặt theo chu vi và cấu kiện nén trung tâm thì Ab bằng diện tích tiết diện

chịu những ứng suất phát sinh ra do bê tông co ngót, do nhiệt độ thay đổi và cũng để

giữ ổn định cho những nhánh cốt đai quá dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính  12, có khoảng cách theo phương cạnh

ngắn h là

S0 ≤ 500mm (hình 3.2) Trên hình 3.2 các thanh số 1 là cốt thép cấu tạo Khi đã đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi thì không cần đặt cốt thép cấu tạo nữa

Hình 3.2: C ốt dọc cấu tạo và cốt thép đai

3.2.3 C ốt thép ngang

Trong khung buôc cốt thép ngang là những cốt đai Có tác dụng giữ vị trí của cốt thép dọc khi thi công, giữ ổn định của cốt thép dọc chịu nén Trong trường hợp đặc

biệt khi cấu kiện chịu lực cắt khá lớn thì cốt đai tham gia chịu cắt

Đường kính cốt đai d max

1 4

   và 5mm;

Khoảng cách cốt đai ad   k. mim và a0

Khi Rsc≤ 400MPa lấy k = 15 và a0 = 500mm;

Khi Rsc > 400MPa lấy k = 12 và a0 = 400mm

Nếu tỉ lệ cốt thép dọc '  1,5% cũng như khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà

t 3%

  thì k = 10 và a0 = 300mm

Trong đoạn nối thép dọc, khoảng cách ad   10

3.3 Áp d ụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện cột

a Tính toán c ốt thép dọc cho cột

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

KC-05) ta chọn ra từ một đến hai cột điển hình có nội lực lớn nhất để tính thép Đối với mỗi loại tổ hợp tải trọng (Combo), ta tính toán cho hai vị trí là đầu và cuối cột

Tính toán thép cho c ột dựa theo tiêu chuẩn mới TCXDVN 5574 – 2008 nên các thông

s ố về vật liệu lấy theo tiêu chuẩn này có giá trị như sau:

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

Xác định ảnh hưởng của uốn dọc

+ Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

lC

x x

lC

2310

2,9 8800

Việc tính toán cụ thể cốt thép cột được thực hiện bằng cách lấy nội lực chân cột

từ phần mềm Etabs và việc tính toán được tổng hợp thành các bảng B.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,

8 trong phần phụ lục

Sơ đồ tên cột xem trong hình B.1 và biểu đồ nội lực tai chân cột xem trong hình B.2 phần phụ lục Đánh tên các nhóm cột xem bản vẽ định vị cột vách được thể hiện trong bản vẽ KC-02÷KC-05

b Tính toán cốt thép đai cho cột

Theo TCVN 5574-2012, cốt đai trong cột được chọn đường kính và bố trí theo yêu cầu cấu tạo như sau:

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

Đường kính cốt dọc lớn nhất là: max = 32mm

Đường kính cốt đai lấy như sau:

3 4 Cơ sở lý thuyết tính dầm bê tông cốt thép

Ta tính toán và bố trí cốt thép đối với dầm có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn

Điều kiện cường độ khi tính toán theo trạng thái giới hạn (tức là điều kiện đảm

bảo cho tiết diện không vượt quá trạng thái giới hạn về cường độ) như sau:

* Điều kiện hạn chế

Để đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép As phải không được quá nhiều, tức

là phải hạn chế As và tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng nén x (xem công

thức 3 - 6) Các nghiên cứu thực nghiệm cho biết trường hợp phá hoại dẻo sẽ xảy ra khi:

R R

 - ứng suất giới hạn của cốt thép trong vùng bê tông chịu nén (khi bê tông đạt tới

biến dạng cực hạn), sc,u  500MPa đối với tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thơi dài hạn và ngắn hạn; sc,u  400MPađối với tải trọng tác dụng ngắn hạn và tải trọng đặc biệt

Các giá trị Rtùy từng trường hợp cụ thể sẽ có những giá trị khác nhau

Thay (3 - 9) vào (3 - 6) ta có:

R R

Giá trị min được xác định từ điều kiện khả năng chịu mômen của dầm bê tông

cốt thép không nhỏ hơn khả năng chịu mômen của dầm bê tông không có cốt thép Thông thường lấy min  0,05% đối với cấu kiện chịu uốn

3 5 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép

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

Hình 3.4: Các loại cốt thép trong dầm

a) C ốt đai hai nhánh; b) Cốt đai một nhánh; c) Cốt đai bốn nhánh

1-C ốt dọc chịu lực; 2-Cốt cấu tạo; 3-Cốt xiên; 4-Cốt đai

Cốt dọc chịu lực đặt ở vùng kéo của dầm, đôi khi cũng có cốt dọc chịu lực đặt

tại vùng nén Diện tích tiết diện ngang của chúng được xác định theo trị số mômen

uốn Đường kính cốt dọc chịu lực thường từ 10 đến 30mm Số thanh trong tiết diện

phụ thuộc vào diện tích yêu cầu và chiều rộng của tiết diện Trong dầm có tiết diện từ 15cm trở lên cần ít nhất có hai cốt dọc, khi bề rộng nhỏ hơn có thể đặt một cốt Cốt dọc chịu lực có thể đặt thành một hoặc nhiều lớn và phải tuân theo đúng các nguyên tắc về cấu tạo

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

3.6 Áp d ụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm

a Tính cốt thép dọc cho dầm

Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm D1-01(4040) trục A tầng 1 (phần tử B7,trong etabs) các dầm khác tính toán và bố trí cốt thép tương tự

Các thông số đầu vào

Bê tông B25 Cốt thép chịu lực CB400V

Chiều cao dầm h = 40cm Bề rộng dầm b =40cm

Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến biên cấu kiện là a = 2,5cm

Mô men tính toán M = 7,048 được lấy tại vị trí giữa dầm nhịp 1-2 trên phần tử B7 với

giá trị tổ hợp bao (COMB6)

Dầm được tính toán theo tiết diện chữ nhât bỏ qua sự làm việc của cánh sàn

2

0

m b

M A

Kết luận: Bố trí thép như vậy là đạt yêu cầu

Từ bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán

Ta tính toán cho dầm ở vị trí hai đầu dầm Kết quả tính toán cốt thép các dầm khác được thể hiện trong bảng B.9 phần phụ lục

Sơ đồ tên dầm trong phần mềm Etabs xem hình B.3 và biểu đồ mômen xem

Hệ số k0 = 0,35 với bê tông Mác 350

Vậy Qmax = 7,63(T)  k0Rnbh0 = 0,35×1450×0,4×0,375 = 76,125(T)

 Thoã mãn điều kiện

Kiểm tra điều kiện bêtông có đủ khả năng chịu cắt không:

Qmax  k1×Rk×b×h0 Trong đó:

Hệ số k1 = 0,6 đối với dầm

Qmax = 7,63(T) < 0,61000,40,375 =9(T)

Như vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng Ta không

cần phải tính toán cốt đai

Chọn đường kính cốt đai là 8 thép CB240, có diện tích tiết diện là fđ = 0,503cm2,

Rađ = 16000(T/m2) Số nhánh cốt đai n = 2

Khoảng cách cốt đai được lấy như sau:

u ≤ {utt; umax; uct} Trong đó:

Khoảng cách tính toán của cốt đai:

ut =

4 0

13, 3 3

30 30

ct

h u