Thiết kế và thi công toà nhà văn phòng địa điểm quận hà đông tp hà nội

Hệ thống ống nước được liên kết với nhau qua các tầng và thông với bể nước trên mái công trình, hệ thống ống dẫn nước được máy bơm đưa lên, các hệ thống này bố trí trong công trình vừa đ

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

Sinh viên thực hiện

Trần Minh Sáng

M ỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 2

1.1 Giới thiệu về công trình 2

1.1.1 Tổng quan 2

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình 2

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội, khí hậu thủy văn 2

1.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội 2

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn 3

1.3 Phân tích chọn giải pháp kiến trúc cho công trình 3

1.3.1.Giải pháp mặt bằng 3

1.3 2.Giải pháp mặt đứng 4

1.3.3.Giải pháp thông gió chiếu sáng 5

1.3.5 Giải pháp cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc 6

1.3.6 Các giải pháp khác 6

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

2.1 Xây dựng giải pháp kết cấu 8

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

2.1.1.1.Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà 8

2.1.1.2.Các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng 8

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng 9

2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình 10

2.1.4 Lựa chọn vật liệu làm kết cấu công trình 10

2.2 Lập mặt bằng kết cấu 10

2.2.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột 10

2.2.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách lõi 11

2.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm 11

2.2.4 Lựa chọn chiều dày sàn 12

2.3 Tính toán tải trọng 14

2.3.1 Tĩnh tải 14

2.3.2 Hoạt tải 17

2.3.3 Tải trọng gió 17

2.4 Tổ hợp tải trọng 18

2.5 Lựa chọn phần mềm, lập sơ đồ tính toán 19

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN MÓNG 20

3.1 Điều kiện địa chất công trình 20

3.2 Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình 21

3.2.1.Đề xuất phương án móng 21

3.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc 22

3.2.4 Xác định kích thước đài móng, giằng móng 29

3.2.5 Lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình 29

3.2.6 Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc 29

3.2.7 Kiểm tra đài cọc 30

3.3 Tính toán thiết kế cốt thép cọc, đài, giằng 40

3.3.1 Cốt thép cọc 40

3.3 2 Cốt thép đài, giằng móng 40

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN 44

4.1 Cơ sở lý thuyết tính cột bê tông cốt thép 44

4.1.1 Tính toán tiết diện chữ nhật 45

4.1.2 Tính toán tiết diện vuông 47

4.1.3 Đánh giá và xử lý kết quả 47

4.2 Cơ sở lý thuyết cấu tạo cột bê tông cốt thép 48

4.2.1 Cốt thép dọc chịu lực 48

4.2.2 Cốt thép dọc cấu tạo 50

4.2.3 Cốt thép ngang 51

4.3 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện cột 51

4.3.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện cột 51

4 3.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện cột 54

4 4 Cơ sở lý thuyết tính dầm bê tông cốt thép 54

4 4.1 Sơ đồ ứng suất 54

4.4.2 Các công thức cơ bản 55

4 4.3 Điều kiện hạn chế 56

4 4.4 Tính toán tiết diện 57

4 5 Cơ sở lý thuyết cấu tạo dầm bê tông cốt thép 57

4 6 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện dầm 59

4 6.1 Bố trí cốt thép dọc cấu kiện dầm 59

4 6.2 Bố trí cốt thép đai cấu kiện dầm 60

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 63

5.2 Cơ sở lý thuyết tính sàn bê tông cốt thép 63

5.3 Áp dụng tính toán bố trí cốt thép cấu kiện sàn 64

CHƯƠNG 6 THI CÔNG PHẦN NGẦM 66

6.1.Đặc điểm điều kiện thi công công trình 66

6.1.1 Điều kiện địa chất công trình 66

6.1.2 Đặc điểm công trình 66

6.1.3 Điều kiện thi công 67

6.3 Thi công công tác đất 75

6.3.1 Chọn phương án và tính toán khối lượng đào đất 75

6.3.2 Biện pháp kỹ thuật 76

6.3.3 Thi công lấp đất hố móng 77

6.4 Thi công hệ đài, giằng móng 78

6.4.1 Giới thiệu về hệ móng công trình 78

6.4.2 Giác đài cọc và phá bê tông đầu cọc 78

6.4.2.1 Giác đài cọc 78

6.4.3 Tính toán khối lượng bê tông móng 79

6.4.4 Biện pháp kỹ thuật thi công 79

6.4.5 Công tác ván khuôn móng 80

6.4.6 Công tác cốt thép 81

CHƯƠNG 7 THI CÔNG PHẦN THÂN 85

7.1 Phân tích lập biện pháp thi công phần thân 85

7.1.1 Đặc điểm thi công phần thân công trình 85

7.1.2 Đánh giá, lựa chọn giải pháp thi công phần thân 85

7.2 Thi công ván khuôn, cột chống cho tầng điển hình 86

7.2.1 Tổ hợp ván khuôn 86

7.2.2 án khuôn sàn 86

7.2.3 án khuôn dầm 89

7.2.4 án khuôn cột 91

7.3 Thi công công tác cốt thép 95

7.3.1 Gia công cốt thép 95

7.3.2.Cốt thép cột 95

7.3.3.Cốt thép dầm, sàn 95

7.4 Thi công công tác bê tông, xây trát, hoàn thiện 96

7.4.1 Đổ bê tông cột, vách 96

7.4.2 Đổ bê tông dầm, sàn 96

7.4.3 Bảo dưỡng bê tông 97

7.4.4 Công tác xây 97

7.4.5 Công tác hệ thống ngầm điện nước 98

7.4.6 Công tác trát 98

7.4.7.Công tác lát nền 98

7.4.8 Công tác lắp cửa 98

7.4.9 Công tác sơn 98

7.4.10 Các công tác khác 98

7.5 Chọn máy thi công,công trình 98

CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN TỔNG MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH 105

CHƯƠNG 9 108LẬP DỰ TOÁN THI CÔNG MỘT SÀN ĐIỂN HÌNH 108

9.1 Các cơ sở tính toán dự toán 108

9.1.1 Phương pháp lập dự toán xây dựng công trình 108

9.1.2 Xác định chi phí xây dựng công trình 109

9.1.3 Các văn bản căn cứ để lập dự toán công trình 111

9.2 Áp dụng lập dự toán cho công trình 112 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, ngành xây dựng

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

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

công trình: “Tòa nhà văn phòng” Nội dung của khóa luận gồm các phần:

Hà Nội, ngày 01 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Trần Minh Sáng

CHƯƠNG 1 KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu về công trình

1.1.1 Tổng quan

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

Tòa nhà văn phòng mang kiểu dáng hiện đại, được thiết kế xây dựng theo sự định hướng phát triển của nền kinh tế, nó sẽ đóng góp một phần vào sự phát triển chung

cho cơ sở hạ tầng, kinh tế và xã hội của quận Hà Đông

1.1.2 Quy mô và đặc điểm công trình

Tòa nhà văn phòng được xây dựng với diện tích 638 m2, nằm gần chợ Trung Văn-Hà Đông-Hà Nội Tòa nhà bao gồm 8 tầng nổi, chiều cao công trình là 29,7 m

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

cho tòa nhà

Địa điểm xây dựng công trình: Trung Văn-Hà Đông-Hà Nội

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

1.2.1 Điều kiện kinh tế xã hội

Do công trình nằm trong thành phố nên điều kiện thi công có bị hạn chế, nhất là với công tác bê tông vì xe bê tông, xe chở đất chỉ có thể vào thành phố vào buổi đêm Trong thời gian thi công, nếu có nhu cầu đổ bê tông vào buổi sáng, cần làm việc với cảnh sát giao thông để xin giấy phép.Yêu cầu về công tác an toàn vệ sinh lao động, bảo

vệ môi trường là rất cao Mặt bằng thi công tương đối chật hẹp, khó khăn cho việc tập kết phương tiện, máy móc, nguyên vật liệu, bố trí lán trại tạm thời

1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở Hà Đông - Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 27 0 C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 12 0

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

Mặt bằng công trình vận dụng theo kích thước hình khối của công trình Mặt bằng thể hiện tính chân thực trong tổ chức dây chuyền công năng

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

Do đặc điểm công trình là nhà ở chung cư, đồng thời xung quanh đều được bố trí các đường giao thông nên việc tổ chức giao thông đi lại từ bên ngoài vào bên trong thông qua sảnh lớn được bố trí tại chính giữa khối nhà bao gồm lối đi dành cho người

đi bộ và cho các phương tiện tại các nhà để xe Như vậy, hệ giao thông ngang được thiết kế với diện tích mặt bằng lớn và khoảng cách ngắn nhất tới nút giao thông đứng tạo nên sự an toàn cho sử dụng đồng thời đạt được hiệu quả về kiến trúc

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

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

Tỷ lệ chiều rộng - chiều cao của công trình hợp lý tạo dáng vẻ hài hoà với toàn

bộ tổng thể công trình và các công trình lân cận Xen vào đó là các ô cửa kính trang điểm cho công trình

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

Hệ giao thông đứng bằng 2 thang máy và 1 thang bộ Hệ thống thang này được đặt tại nút giao thông chính của công trình và liên kết với các tuyến giao thông ngang Kết hợp cùng các giao thông đứng là các hệ thống kỹ thuật điện và rác thải

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

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

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

1.3.3.1.Thông gió tự nhiên

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

1.3.3.2.Thông gió nhân tạo

Với khí hậu nhiệt đới của Hà Nội nói riêng và của Việt Nam nói chung rất nóng

và ẩm Do vậy, để điều hoà không khí công trình ta bố trí thêm các hệ thống máy điều hoà, quạt thông gió tại mỗi tầng Công trình là nơi tập trung ăn, ở và sinh hoạt của nhiều người nên yếu tố thông gió nhân tạo là rất cần thiết

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

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

1.3.4 Giải pháp cung cấp điện, nước sinh hoạt

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

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

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

1.3.5 Giải pháp cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc

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

1.3.6 Các giải pháp khác

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

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

mà tại mọi điểm trên mặt bằng đến đó thuận tiện và nhanh nhất, các cửa thoát và hành lang bố trí rất lưu loát

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

mỹ cho mặt tiền

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1 Xây dựng giải pháp kết cấu

Công trình xây dựng đạt hiệu quả kinh tế thì đầu tiên là phải lựa chọn một sơ đồ kết cấu hợp lý Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định và tiết kiệm

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

2.1.1.1.Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà

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

- Cấu kiện dạng thanh: Cột, dầm,…

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

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

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

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

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

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

độ cứng ngang bé nên chuyển vị ngang lớn và chưa tận dụng được khả năng chịu tải trọng ngang của lõi cứng

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

nhà là các tường phẳng.Vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết

kế để chịu tải trọng đứng Nhưng trong thực tế, đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang bao giờ cũng chiếm ưu thế nên các tấm tường được thiết kế chịu cả tải trọng ngang và tải trọng đứng.Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường qua bản sàn.Các tường cứng

làm việc như các dầm consol có chiều cao tiết diện lớn.Giải pháp này thích hợp với công trình có chiều cao không lớn và yêu cầu các khoảng không gian bên trong không quá lớn

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

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

Hệ hộp chịu lực (I ): Hệ này truyền lực trên nguyên tắc các bản sàn được gối

vào kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong Hệ này chịu tải trọng rất lớn thích hợp cho xây dựng những toà nhà siêu cao tầng (thường trên 80 tầng)

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

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

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

- Hệ khung-tường chịu lực;

- Hệ khung-lõi chịu lực;

- Hệ khung-hộp chịu lực;

- Hệ hộp-lõi chịu lực;

- Hệ khung-hộp-tường chịu lực,v.v…

Ở các hệ kết cấu hỗn hợp trong đó có sự hiện diện của khung, tùy theo cách làm việc của khung mà ta sẽ có sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung giằng

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

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

tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn

bé vô cùng Theo cách quan niệm này, tất cả các hệ chịu lực cơ bản và hỗn hợp tạo thành từ các tường, lõi và hộp chịu lực cũng đều thuộc sơ đồ giằng

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

ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác Trong trường hợp này, khung có liên kết

cứng tại các nút (khung cứng).Theo cách quan niệm này, hệ khung chịu lực cũng được

xếp vào sơ đồ khung-giằng

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

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

2.1.4 Lựa chọn vật liệu làm kết cấu công trình

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

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

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

Cường độ tính toán chịu cắt - Rsw = 225Mpa

2.2 Lập mặt bằng kết cấu

2.2.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột

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

yc 1, 2 1,5

c

b

N A

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

q – Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn ( tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời), theo kinh nghiệm q= (1†1,5) T/m2;

n – Số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái);

Rb– Cường độ tính toán về nén của bê tông ;

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

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

BẢNG THỐNG KÊ SƠ BỘ CỘT

2.2.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách lõi

Theo TCVN 198 – 1997 quy định độ dày của vách không nhỏ hơn một trong hai giá trị sau: 150 mm; ht/20 = 160mm

Vậy, chọn sơ bộ độ dày của lõi là 250 mm

Mặt bằng định vị cột, vách xem bản vẽ KC-01

2.2.3 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm

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

m   , với đoạn dầm consol :md   5 7);

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

BẢNG THỐNG KÊ SƠ BỘ DẦM

dầm

Loại dầm

2.2.4 Lựa chọn chiều dày sàn

Chiều dày sàn đƣợc chọn theo công thức:

m - hệ số phụ thuộc vào đặc tính làm việc của sàn, m = 35 † 45 cho sàn làm việc hai phương và m = 30 † 35 cho sàn làm việc một phương

mỗi cao trình nhà cao tầng là không đổi Sàn càng cứng, chu kỳ dao động, gia tốc dao động sẽ giảm đi, đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép Và thông thường, nếu cứ

“chồng” tầng lên mà mỗi sàn vẫn được tính toán như 1 sàn độc lập, khả năng độ cứng

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

chọn tiết diện sàn như sau:

Chọn chiều dày sàn là 10cm;

2.3 Tính toán tải trọng

2.3.1 Tĩnh tải

2.3.1.1 Tĩnh tải hoàn thiện (Dead Load - DL)

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

hht – Chiều dày lớp hoàn thiện (m);

Sàn mái sân thượng

vượt tải

TTTT (Kg/m 3 ) (mm) (Kg/m 2 ) (Kg/m 2 )

2.3.1.2 Tĩnh tải tường xây, vách ngăn (Brick Load)

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

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

STT Tên CK Các lớp cấu

tạo

Khối lượng riêng (Kg/m 3 )

Chiều cao tường (m)

Tải trọng tiêu chuẩn (Kg/m 2 )

n

Tải trọng Tính toán (Kg/m 2 )

Tổng

TT chưa kể đến cửa (Kg/m 2 )

Tổng TT

kể đến cửa (Kg/m 2 )

1 Tường

220

Gạch 22cm 1800 2.8 1108.8 1.1 1219.68

1416.24 991.368 Vữa trát

1,5cm/1mặt 1800 2.2 118.8 1.3 154.44

2.3.3 Tải trọng gió (Wind Load – WL)

- Tính toán t ải trọng gió thành phần tĩnh

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

W0– Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng ở phụ lục D và điều 6.4;

kj – 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 đối với gió đẩy

c = 0,6 đối với gió hút

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

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

Hj– Chiều cao đón gió chất vào mức sàn thứ j Hj = (hj + hi+1)/2

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

Áp dụng cho tầng 6 vùng gió IIA , Wo= 83 (daN/m2), z = 19,65 => k = 0,79

- GX: Gió đẩy theo phương X

-GXX Gió hút theo phương X

- GY: Gió đẩy theo phương Y

- GYY: Gió hút theo phương Y

Giá trị nội lực gió được mô hình hóa trong phần mềm Etabs và được thể hiện trong các

Hình A.5, A.6, A.7, A.8.Ph ụ lục A

2.5 Lựa chọn phần mềm, lập sơ đồ tính toán

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

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

xứng nên ta tính toán nội lực bằng khung không gian

Khung không gian được mô tả vào chương trình Etabs 9.7.4 với các phần tử

dầm, cột khai báo là frame, các phần tử sàn khai báo là phần tử shell và các phần tử vách, lõi khai báo là phần tử wall

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN MÓNG

3.1 Điều kiện địa chất công trình

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

Các dữ liệu về các lớp đất dưới móng công trình ở Trung Văn được trình bày trong bảng bảng 3.1

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

Lớp

đất Loại đất

Chiều dày

lớp đất (m)

Độ

ẩm (%)

Trọng lượng

tự nhiên,

γ (T/m3)

Lực dính đơn vị, C (Kg/cm2)

Góc ma sát trong φ

Mô đun biến dạng,

E0(Kg/cm

2)

Trị

số SPT

N – Giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT (búa)

 - Góc nội ma sát theo tiêu chuẩn

 - Dung trọng tự nhiên của đất.( T/m3)

E0 – Modun biến dạng (T/m2)

C – Lực dính kết tiêu chuẩn (T/m2)

Hình 3.1: H ố khoan địa chất của nền đất dưới chân công trình

3.2 Lập phương án kết cấu ngầm cho công trình

3.2.1.Đề xuất phương án móng

Việc lựa chọn phương án móng phụ thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn và tải

trọng tại chân cột,đảm bảo yêu cầu về độ lún của công trình Ngoài ra còn phụ thuộc vào địa điểm xây dựng để lựa chọn biện pháp thi công cọc

Lực dọc lớn nhất tại chân cột với cột biên là 304,52T, cột giữa là 1058,2T, thấy

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

xuống lớp cuội sỏi phía dưới

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

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

- Phương án móng cọc khoan nhồi :

Ưu điểm :

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

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

- Không gây chấn động trong quá trình thi công

3.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc

Từ phương án đề xuất ở trên, nhận thấy lực dọc lớn nhất ở chân cột truyền xuống móng là xấp xỉ 300T (chỉ có 2 trường hợp cột C3 , vị trí 1 và 2 trong Etabs là

xấp xỉ 1000T) , từ đó ta quyết định lựa chọn giải pháp móng cọc ép Cọc được sử dụng

là loại cọc có tiết diện 300x300 mm

Đầu cọc phải được cắm vào lớp cát chặt vừa hạt mịn (lớp thứ 5 như trong Bảng 5.1) với chiều dài khoảng 1,05 m

Sức chịu tải của cọc được tính toán dựa theo trị số xuyên tiêu chuẩn SPT theo công thức của Nhật Bản và của Meyehof trong tiêu chuẩn TCXD 10304:2014 Kết quả

tính toán được trình bày trong bảng D.15 và D.16 Phụ lục

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

P = γcb γ‟cb.R.Ac + Ra.AsTrong đó: Hệ số điều kiện làm việc γcb = 0,85

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

Sức chịu tải của cọc:

h K

2 ,

f k N

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

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

u,

f  f c Trong đó:p : là hệ số điều chỉnh cọc đóng, ép phụ thuộc vào tỷ lệ giữa mức kháng cắt không thoát nước của đất dính Qu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, theo hình G.2a

Hình 3.3: Sức kháng cắt/ áp lực hiệu quả thẳng đứng: c u /’ v

f L: Là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d cho của cọc đóng, xác định biểu đồ trên hình 5.1

Hình 3 4: Chiều sâu cọc/ đường kính cọc : L/d

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

thức:

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

0

n k

g g g

k

g - là hệ số tin cậy lấy theo đất, đối với móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất

biến dạng lớn, lấy gk= 1,75 cho móng có 01÷ 05 cọc;

0

g - là hệ số điều kiện làm việc kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi

sử dụng móng cọc lấy =1 với cọc đơn và lấy =1,15 với nhiều cọc

Áp dụng xác định sức chịu tải của cọc ép kích thước 30x30 cm theo địa chất đã có:

- Tại z=1m

Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟v = 1,6×1= 1,6 T/m2

- T ại z = 1,3 m (đầu cọc)

K1 = min(4×1,3/0,3;40) = 17,3

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: qb = K1×Np = 17,3×7 = 121,1 T/m2

Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟v = 1,6+0,3×1,8 = 2,14 T/m2

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính: cu,i = 6,25×7/10 = 4,38 T/m2

RMeyerhof = Rcu/γ = (10,9 0)/1,75 =6,24 T

- T ại z = 2,41 m

K1 = min(4×2,41/0,3;40) = 32,13

Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: qb = K1×Np = 32,13×7=224,91 T/m2

Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟v = 2,14 + 1,11×1,8= 4,138 T/m2

Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính: cu,i = 6,25×7/10= 4,38 T/m2

R= Rcu/γ = (20,24 2,08)/1,75= 13,23 T

Đối với các lớp địa chất khác, kết quả được lập trong bảng D.15 phụ lục D

Tính toán s ức chịu tải của cọc theo công thức Nhật bản

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

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

f L: là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ trên hình 5.2;

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

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

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

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

đó Nc,i là chỉ số SPT trong đất dính

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

l s,i: là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời "i” ;

l c,i: là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính "i” ;

u: là chu vi tiết diện ngang cọc;

d:là đường kính tiết diện cọc tròn, hoặc cạnh tiết diện cọc vuông

Áp dụng xác định sức chịu tải của cọc ép kích thước 30x30 cm theo địa chất đã có:

Ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng: σ‟v = 2,14 + 1,11×1,8= 4,138 T/m2

Đối với các lớp địa chất khác, kết quả được lập trong bảng D.16 phụ lục D

L ựa chọn sức chịu tải

Dự kiến cọc cắm sâu đến cao độ 25m Áp dụng công thức lựa chọn sức chịu tải cọc:

R = min( RVL, RMeyerhof, RNB) =min(147;129,81;120,9)=120,9T

Vậy chọn sức chịu tải của cọc R = 120T

3.2.3 Tính toán số lượng cọc trong đài

Số cọc ép của mỗi đài móng được tính toán bố trí sơ bộ dựa vào lực dọc lớn nhất tại chân cột Nmax theo công thức:

- P : Sức chịu tải của một cọc;

Mặt bằng định vị chân cột, lõi vách trong Etabs xem ở hình D.1 Phụ lục D

Số lượng cọc cho từng đài móng được tính toán cụ thể trong bảng D.2 và D.3 Phụ lục

D.

Khoảng cách giữa hai tim cọc liền kề là (3 ÷ 6)D;

Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là D;

Trong đó: D là đường chéo cọc ép

Chi tiết bố trí cọc ép và mặt bằng kết cấu móng lần lượt được thể hiện trong bản

v ẽ KC-18, KC-19

3.2.4 Xác định kích thước đài móng, giằng móng

Dựa trên số cọc được bố trí cho một đài đã tính toán ở mục 5.2.3 đồng thời theo kinh nghiệm, ta đưa ra kích thước đài móng như sau:

- Chiều cao đài cọc: hđ  2 D  10 cm ; (D – đường chéo của cọc);

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

Các kích thước chi tiết của đài móng được thể hiện trong bản vẽ KC-19

Kích thước của giằng móng được tính toán tương tự như đối với dầm, ngoài ra còn phải kể đến nội lực của chân cột truyền xuống và được thể hiện trong bảng 5.4

ảng 5.4: ích thước tiết diện của giằng móng (cm)

GM-1, GM-2, GM-3, GM-4, GM-5,

3.2.5 L ập mặt bằng kết cấu móng cho công trình

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

Mặt bằng kết cấu móng được thể hiện trong bản vẽ KC-19

3.2.6 Kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc

Toàn bộ công trình được mô hình hóa theo sơ đồ tổng thể 3D để có sự làm việc đồng thời của kết cấu bên trên và hệ đài giằng (hình 5.5) và được phân tích bằng máy tính với việc sử dụng chương trình phân tích kết cấu Etabs ver 9.7.4 Đài móng được

mô hình là các tấm bản có kể đến ảnh hưởng của độ dày chịu cắt, giằng móng và cọc

là các phần tử thanh mà cụ thể là dầm và cột

Đối với cọc ép ta sử dụng lý thuyết cọc trên nền đàn hồi, gán dưới các chân cọc

là các gối lò xo Độ cứng của k gối lò xo là một đại lượng vật lý được tính toán theo công thức định luật Hooke theo:

P

k 

 (T/m)

Trong đó:

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

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

 = 0,2Sgh

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

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

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

Bước 3: Gán các gối đàn hồi cho cọc khoan nhồi với độ cứng k đã tính toán

và chạy sơ đồ

Việc tính toán, kiểm tra phản lực tác dụng lên đầu cọc thể hiện trong bảng D.4

Ph ụ lục D

3.2.7 iểm tra đài cọc

a Ki ểm tra điều kiện cột đâm thủng đài

Kiểm tra cho đài 4 cọc ĐC-4 (đài của phần tử cọc 716, 719, 720, 123 trong Etabs)

Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép ngang

Lực tác dụng lên các cọc (lấy kết quả từ phần mềm Etabs) :

- Cọc 1(phần tử 716 trong Etabs) : Pmax = 108,82T

- Cọc 2(phần tử 719 trong Etabs) : Pmax = 108,74T

- Cọc 3(phần tử 720 trong Etabs) : Pmax = 108,25T

- Cọc 4(phần tử 723 trong Etabs) : Pmax = 108,79T

Hình 3.7: Mô hình ki ểm tra điều kiện cột đâm thủng đài ĐC-4

Điều kiện :

P   b C   h C  h R (5-10) Trong đó :

2 20

Nhƣ vậy : P = 434,6T < 506,52T, thoả mãn điều kiện chống chọc thủng do cột

b Kiểm tra khả năng chịu cắt trên tiết diện nghiêng

Kiểm tra theo điều kiện :

V ậy đài cọc thỏa mãn điều kiện chống cắt trên tiết diện nghiêng

5.4.6 Tính toán kiểm tra cọc

Hình 3.9: Biểu đồ momen khi cẩu lắp

Ta thấy Mô men trường hợp a, nhỏ hơn Mô men trường hợp b, nên ta dùng mô men trường hợp b để tính toán

+ lấy lớp bảo vệ cốt thép cọc là a‟= 2,5cm  chiều cao làm việc của cốt thép là:

Cốt thép dọc chịu mô men uốn của cọc là 218(F a 5cm2)

 Cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp

- Tính toán c ốt thép làm móc cẩu:

Lc a

M

1 +

M 2 -

M+

Lc

b

+ Lực kéo móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc: Fk  q l

Hình 3.10: Biểu đồ lực kéo móc cẩu

 lực kéo ở một nhánh, gần đúng: ' 0,337.10

1,685

k k

k a a

3.2.8 Ki ểm tra lún của công trình

Ki ểm tra ứng suất dưới đáy móng

Giả thiết coi móng cọc là móng khối quy ước như hình vẽ:

Lc a

F k

a