Thiết kế và thi công Nhà ở và Văn phòng cho thuê

Thiết kế và thi công Nhà ở và Văn phòng cho thuê

LỜI NÓI ĐẦU

Xây dựng cơ bản giữ một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân.Vai trò và ý nghĩa của xây dựng cơ bản có thể thấy rõ từ sự phân tích phần đónggóp của quá trình này trong quá trình tái sản xuất tài sản cố định cho nền kinh tếquốc dân, từ ý nghĩa của công trình được xây dựng nên và từ lượng vốn to lớn được

bị, công nghệ được lắp đặt kèm theo) cho toàn bộ các lĩnh vực sản xuất của nèn kinh

tế quốc dân và các lĩnh vực phi sản xuất khác ở đây, nhiệm vụ chủ yếu của các đơn

vị xây dựng là kiến tạo các công trình tức là chế tạo nên các kết cấu công trình đểlàm vật bao che nâng đỡ, lắp đặt máy móc cần thiết vào công trình để đưa chúng vào

sử dụng

Thống kê cho thấy chi phí cho công tác lắp đặt thể hiện phần tham gia củangành công nghiệp xây dựng trong việc tạo ra tài sản cố định chiếm từ 40%-60%(cho công trình sản xuất) và 75%-90% cho công trình phi sản xuất Phần giá trị thiết

bị máy móc lắp đặt vào công trình thể hiện phần tham gia của ngành chế tạo máy ởđây chiếm từ 30%-52% (cho công trình sản xuất ) và 0%- 15% (cho công trình phisản xuất) Ta thấy giá trị thiết bị máy móc chiếm một phần khá lớn giá trị công trìnhxây dựng nhưng máy móc chưa qua bàn tay của người làm công tác xây dựng để lắpđặt vào công trình thì chúng chưa thể sinh lợi cho nền kinh tế quốc dân

Xây dựng cơ bản có ý nghĩa rất to lớn về mặt kỹ thuật, kinh tế, chính trị, xãhội, nghệ thuật

Về mặt kỹ thuật, các công trình sản xuất được xây dựng nên là thể hiện cụ thểcủa đường lối khoa học, kỹ thuật của đất nước, là kết tinh của tất cả các thành tựu

khoa học kỹ thuật đã đạt được ở chu kỳ trước và sẽ góp phần mở ra một chu kỳ pháttriển mới của khoa học và kỹ thuật ở giai đoạn tiếp theo.

Về mặt kinh tế, các công trình được xây dựng nên là thể hiện cụ thể củađường lối phát triẻn của ngành kinh tế quốc dân, góp phần tăng cường cơ sở vật chất,

kỹ thuật cho đất nước, làm thay đổi cơ cấu nền kinh tế quốc dân, đẩy mạnh tốc độ vànhịp điệu tăng năng suất lao động xã hội và phát triển nền kinh tế quốc dân

Về mặt chính trị, xã hội, các công trình được xây dựng nên góp phần mở rộngcác vùng công nghiệp, phát triển kinh tế, xã hội của vùng, góp phần giữ vững ổnđịnh chính trị, xã hội

Về mặt văn hoá và nghệ thuật, các công trình được xây dựng nên , ngoài việcgóp phần mở mang đời sống cho nhân dân còn tạo ra những sản phẩm nghệ thuậthoành tráng Không chỉ vậy, công trình xây dựng còn thể hiện bản sắc văn hoá củamột đất nước

Về mặt quốc phòng, các công trình xây dựng ngoài việc tăng cường tiềm lựcquốc phòng của đất nước, mặt khác nhiều công trình khi xây dựng phải tính toán tớiyếu tố quốc phòng

Theo các con số của nhiều nước,phần sản phẩm của ngành công nghiệp xâydựng thường chiếm 11% tổng sản phẩm xã hội, lực lượng lao động chiếm 14% lựclượng lao động của khu vực sản xuất vật chất

Giá trị tài sản cố định sản xuất của ngành công nghiệp xây dựng kể cả ngànhkhác có liên quan đến việc phục vụ cho ngành xây dựng cơ bản như vật liệu xâydựng, chế tạo máy chiếm khoảng 20% tài sản cố định của toàn bộ nền kinh tế quốcdân

Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn hoàn thành xây dựng cơ bản,nhiều công trình tầm cỡ khu vực đã được xây dựng, các chung cư cao tầng ngày càngđược xây dựng nhiều hơn, các công trình công cộng lớn đã và đang được xây dựngnhư : TT Hội Nghị Quốc Gia, Sân vận động Mỹ Đình …

Trong bối cảnh đó việc đào tạo cán bộ kỹ thuật ngành xây dựng dân dụng vàcông nghiệp trở nên cấp bách.Nhận thức được điều đó bản thân em đã tập trung vàohọc tập và nghiên cứu chuyên ngành XDDD & CN tại khoa xây dựng trường ĐạiHọc Xây Dựng.Sau một thời gian học tập em đã tiếp thu được những kiến thức quý

báu.Kết quả học tập này phần nào phản ánh trong đồ án tốt nghiệp mà em xin đượctrình bày sau đây.

Em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo của trường ĐH Xây Dựng

đã nhiệt tình giúp đỡ , giảng dạy em trong suốt quá trình học tập tại trưòng

Em xin vô cùng cảm ơn các thầy cô trong bộ môn : Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Công trình BTCT, Công trình Thép – gỗ, Công nghệ và tổ chức thi công Đặc biệt , thầy giáo Hoàng Văn Quang, cô giáo Nguyễn Thị Việt đã trực tiếp hướng dẫn và cho

em những ý kiến chỉ đạo sâu sắc để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2007

Sinh viên: Lò Trung Thành

PHẦN I - KIẾN TRÚC

(10%)

Nhiệm vụ thiết kế:

Chương I: Tổng quan về công trình.

Chương II: Các giải pháp thiết kế kiến trúc công trình.

Các bản vẽ kèm theo:

- 02 bản vẽ thể hiện các mặt bằng điển hình của công trình.

- 01 bản vẽ thể hiện các mặt đứng của công trình.

- 01 bản vẽ thể hiện các mặt cắt của công trình.

GVHD: HÀ HUY LIỆU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Những năm gần đây, Việt Nam đã đẩy mạnh quan hệ ngoại giao với nhiều quốc gia

và xây dựng nền kinh tế thị trường, nhờ đó mà nền kinh tế đã có những thành quảvượt bậc, việc thực hiện nhiều chính sách ưu đãi đã thu hút vốn đầu tư nước ngoài,cũng như khách du lịch các nước đến Việt Nam Trong điều kiện đó, ngày càng cónhiều các công ty, tổ chức kinh tế trong và ngoài nước đầu tư vào thị trường ViệtNam Nhu cầu thuê văn phòng, trụ sở làm việc và khách sạn theo đó cũng khôngngừng tăng lên Nhận thấy khoản lợi nhuận không nhỏ từ việc kinh doanh cao ốc vănphòng và khách sạn cho thuê, nhiều cá nhân, tổ chức trong và ngoài nước đã xin giấyphép xây dựng, chủ động đầu tư vốn vào lĩnh vực này, trong đó có Công ty TNHHTân Long với dự án công trình: Khu Nhà ở và Văn phòng cho thuê nằm ở khu đô thịmới mỹ đình

Trong một vài năm trở lại đây ở nước ta, mô hình nhà cao tầng đã trở thành xu thếcho ngành xây dựng Nhà nước muốn hoạch định thành phố với những công trình caotầng, trước hết bởi nhu cầu xây dựng, sau là để khẳng định tầm vóc của đất nước trongthời kỳ CNH – HĐH Nằm trong chiến lược phát triển chung đó, công trình Khu Nhà

ở & Văn phòng cho thuê nằm ở khu đô thị mới Mỹ Đình nhằm phục vụ tốt hơn nhucầu sử dụng và mặt khác tạo vẻ đẹp mỹ quan cho thành phố

Với chiều cao khá lớn 39,5m, mặt bàng 26m x 39,4m – công trình là một điển hìnhcho kết cấu nhà cao tầng Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp, em cũng xin đượcmạnh dạn xem xét công trình dưới quan điểm của một kỹ sư xây dựng, phối hợp vớikiến trúc, đưa ra giải pháp kết cấu, cũng như các biện pháp thi công khả thi cho côngtrình

Tiêu chuẩn thiết kế công trình phù hợp với công năng của công trình Các tiêuchuẩn áp dụng ở đây bao gồm:

Kết cấu móng TCVN 205 – 1998

Kết cấu khung TCXD 198 – 1997

TCBS của Anh có cải tiến ( GS Nguyễn Đình Cống )

Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc sử dụng các hệ số công năng tốt nhất để thiết kế vềcác mặt diện tích phòng, chiếu sáng, giao thông, cứu hoả, thoát nạn

Công trình xây dựng lên góp phần cải tạo bộ mặt thủ đô, góp phần xây dựng thủ đôhiện đại hơn xứng đáng là thủ đô trái tim cả nước Đồng thời góp phần tăng nhanh quátrình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, phù hợp mục tiêu của Đảng và Nhà nước

đã đề ra

CHƯƠNG II: CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1 Giải pháp kiến trúc mặt bằng

+ Tầng hầm: Bao gồm gara để xe , phòng kỹ thuật, phòng bơm nước, bể nướcngầm Tất cả được bao bọc xung quanh bởi hệ thống vách tầng hầm, đảm bảo tốt khảnăng chống ẩm cho công trình

+ Tầng một: Được bố trí chủ yếu cho các loại hình dịch vụ , cửa hàng , khu vệ sinhcông cộng, kho hàng, phòng chứa rác ,sảnh lớn

+ Tầng 2  tầng 6: Với công năng chính là đặt trụ sở cty và làm Văn phòng chothuê

+ Tầng 7  tầng 11: Với công năng chính là là các căn hộ chất lượng cao

+ Tầng mái:

2 Các giải pháp cấu tạo và mặt cắt

Bước cột rộng 7,8m tạo điều kiện thuận lợi cho khu vực diện tích văn phòng, phòng

ở, một số thiết bị kỹ thuật như hệ thống điều hoà không khí, đường điện sẽ được lắpđặt phía trên trần giả

Mặt sàn được lát gạch granit, khu vực sảnh tầng, nơi chờ thang máy được trải thảm.Toàn bộ tường và sàn đều được sơn chống thấm

Khu vực tầng hầm ngoài chức năng để xe còn là nơi chứa toàn bộ máy móc kỹthuật của công trình như máy phát điện, máy biến áp, tổng đài điện thoại, hệ thống xử

lý nước và hệ thống điều hoà nhiệt độ trung tâm Các thiết bị kỹ thuật không đặt trênmái để đảm bảo mỹ quan

Xung quanh công trình được bố trí hệ thống rãnh thoát nước rộng 450, sâu 300,láng vữa xi măng mác 100 dày 30mm, để thoát nước bề mặt và được nối trực tiếp với

Nhờ sự đơn giản về hình khối mà công trình đã gây một sự tương phản mạnh mẽvới khung cảnh thiên nhiên xung quanh, mà vẫn uy nghi sang trọng hiện đại.

Các cửa sổ làn bằng kính được bố trí xen kẽ, hài hoà làm cho kiến trúc mặt đứngtrở lên linh hoạt, và đủ lớn để để đảm bảo ánh sáng bên trong các tầng

Mặt đứng của toà nhà có kiến trúc hài hoà với cảnh quan, hệ thống cửa trang trí mặtngoài sử dụng khung nhôm kính chuyên dùng trong thiết kế nhà cao tầng để trang trí.Vật liệu trang trí mặt ngoài còn sử dụng vệt liệu sơn nhiệt đới trang trí cho công trình,

để tạo cho cônh trình đẹp hơn và phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta

4 Hệ thống giao thông

a Giao thông phương đứng :

Hệ thống cầu thang được bố trí tại trung tâm toà nhà, kết hợp với lõi vách cứngchịu tải trọng ngang của công trình, bao gồm 3 thang máy, 1 hộp kĩ thuật và 2 thang

bộ Như vậy việc đi lại theo phương đứng sẽ được dễ dàng đảm bảo được tốt cả haichức năng của công trình 01 thang bộ được bố trí sát bên cạnh thang máy, 01 thangmáy được bố trí ở phía đầu hành lang đảm bảo yêu cầu thoát người trong trường hợpkhẩn cấp

b Giao thông phương ngang :

Giao thông chủ yếu là các hành lang và sảnh lớn bố trí quanh cầu thang phục vụ đilại giữa các căn hộ trong một tầng

Với ưu điểm này hệ thống giao thông hoàn toàn phù hợp với công năng công trình

5 Thông gió và chiếu sáng.

Kết hợp giữa tự nhiên và nhân tạo là phương châm thiết kế cho toà nhà

- Thông gió nhân tạo bằng hệ thống điều hoà trung tâm cung cấp đến các phòng bằng

dự trữ trên mái

Hệ thống thoát nước thu trực tiếp từ các phòng WC xuống bể phốt sau đó thải ra hệthống thoát nước chung của thành phố thông qua hệ thống ống cứng.

7 Hệ thống phòng hoả

Công trình trang bị hệ thống phòng hoả hiện đại Tại vị trí hai cầu thang bố trí hai

hệ thống ống cấp nước cứu hoả D =110

Hệ thống phòng cháy chữa cháy được thiết kế đúng với các quy định Các chuôngbáo động và thiết bị như bình cứu hoả được bố trí ở hành lang và cầu thang bộ và cầuthang máy.Các thiết bị hiện đại được lắp đặt đúng với quy định hiện thời về phòngcháy chữa cháy

Hệ thống giao thông được thiết kế đúng theo yêu cầu phòng, chữa cháy

PHẦN II - KẾT CẤU

Nhiệm vụ thiết kế:

Chương I: Lựa chọn giải pháp về kết cấu.

Chương II: Sơ bộ xác định tiết diện và tính toán tải trọng.

Chương III: Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực.

Chương IV: Tính toán sàn tầng 5.

Chương V: Tính toán cầu thang bộ.

Chương VI: Tính toán khung trục 5.

Chương VI: Tính toán móng khung trục 5

-Các bản vẽ kèm theo:

- 01 bản vẽ thể hiện mặt bằng kết cấu tầng 5 và bố trí thép sàn tầng 5 KC01.

- 01 bản vẽ thể hiện kết cấu một cầu thang bộ và bố trí thép KC02.

- 02 bản vẽ thể hiện bố trí thép khung trục 5 KC03& KC04.

- 01 bản vẽ thể hiện kết cấu móng khung trục 5 của công trình KC05.

GVHD:HÀ HUY LIỆU

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình có vai trò quan trọng tạo tiền đề cơbản để người thiết kế có được định hướng thiết lập mô hình, hệ kết cấu chịu lực chocông trình đảm bảo yêu cầu về độ bền, độ ổn định phù hợp với yêu cầu kiến trúc,thuận tiện trong sử dụng và đem lại hiệu quả kinh tế

Trong thiết kế kế cấu nhà cao tầng việc chọn giải pháp kết cấu có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng, hình thể khối đứng, độ cao tầng, thiết bị điện, đường ống, yêu cầu thiết bị thi công, tiến độ thi công, đặc biệt là giá thành công trình và sự làm việc hiệu quả của kết cấu mà ta chọn.

I/ Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng:

1 Tải trọng ngang.

Trong kết cấu thấp tầng tải trọng ngang sinh ra là rất nhỏ theo sự tăng lên của độcao Còn trong kết cấu cao tầng, nội lực, chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lênrất nhanh theo độ cao áp lực gió, động đất là các nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu.Nếu công trình xem như một thanh công xôn, ngàm tại mặt đất thì lực dọc tỷ lệ vớichiều cao, mô men do tải trọng ngang tỉ lệ với bình phương chiều cao

M = P H (Tải trọng tập trung)

M = q H2/2 (Tải trọng phân bố đều)

Chuyển vị do tải trọng ngang tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc bốn của chiều cao:  =PH3/3EJ (Tải trọng tập trung)

 =qH4/8EJ (Tải trọng phân bố đều)

Làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ đặc biệt là kết cấu đứng: Khi chuyển vị tănglên, độ lệch tâm tăng lên do vậy nếu nội lực tăng lên vượt quá khả năng chịu lực củakết cấu sẽ làm sụp đổ công trình

Làm cho người sống và làm việc cảm thấy khó chịu và hoảng sợ, ảnh hưởng đếncông tác và sinh hoạt

Làm tường và một số trang trí xây dựng bị nứt và phá hỏng, làm cho ray thangmáy bị biến dạng, đường ống, đường điện bị phá hoại.

 Do vậy cần phải hạn chế chuyển vị ngang

3 Giảm trọng lượng bản thân.

Xem xét từ sức chịu tải của nền đất Nếu cùng một cường độ thì khi giảm trọnglượng bản thân có thể tăng lên một số tầng khác

Xét về mặt dao động, giảm trọng lượng bản thân tức là giảm khối lượng tham giadao động như vậy giảm được thành phần động của gió và động đất

Xét về mặt kinh tế, giảm trọng lượng bản thân tức là tiết kiệm vật liệu, giảm giáthành công trình bên cạnh đó còn tăng được không gian sử dụng

 Từ các nhận xét trên ta thấy trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng cần quan tâmđến giảm trọng lượng bản thân kết cấu

II/ Giải pháp móng cho công trình:

Vì công trình là nhà cao tầng nên tải trọng đứng truyền xuống móng nhân theo sốtầng là rất lớn Mặt khác vì chiều cao lớn nên tải trọng ngang (gió, động đất) tác dụng

là rất lớn, đòi hỏi móng có độ ổn định cao Do đó phương án móng sâu là duy nhấtphù hợp để chịu được tải trọng từ công trình truyền xuống

Móng cọc đóng: Ưu điểm là kiểm soát được chất lượng cọc từ khâu chế tạo đếnkhâu thi công nhanh Nhưng hạn chế của nó là tiết diện nhỏ, khó xuyên qua ổ cát, thicông gây ồn và rung ảnh hưởng đến công trình thi công bên cạnh đặc biệt là khu vựcthành phố Hệ móng cọc đóng không dùng được cho các công trình có tải trọng quálớn do không đủ chỗ bố trí các cọc

Móng cọc ép: Loại cọc này chất lượng cao, độ tin cậy cao, thi công êm dịu Hạnchế của nó là khó xuyên qua lớp cát chặt dày, tiết diện cọc và chiều dài cọc bị hạn chế.Điều này dẫn đến khả năng chịu tải của cọc chưa cao

Móng cọc khoan nhồi: Là loại cọc đòi hỏi công nghệ thi công phức tạp Tuy nhiên

nó vẫn được dùng nhiều trong kết cấu nhà cao tầng vì nó có tiết diện và chiều sâu lớn

do đó nó có thể tựa được vào lớp đất tốt nằm ở sâu vì vậy khả năng chịu tải của cọc sẽrất lớn

Từ phân tích ở trên, với công trình này việc sử dụng cọc khoan nhồi sẽ đem lại

sự hợp lý về khả năng chịu tải và hiệu quả kinh tế

III/ Giải pháp kết cấu phần thân công trình :

1 Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu:

1.1 Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu chính:

Căn cứ theo thiết kế ta chia ra các giải pháp kết cấu chính ra như sau:

a) Hệ tường chịu lực

Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tườngphẳng Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường thông qua các bản sàn được xem làcứng tuyệt đối Trong mặt phẳng của chúng các vách cứng (chính là tấm tường) làmviệc như thanh công xôn có chiều cao tiết diện lớn Với hệ kết cấu này thì khoảngkhông bên trong công trình còn phải phân chia thích hợp đảm bảo yêu cầu về kết cấu

Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kinh

tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phương án này không thoả mãn

b) Hệ khung chịu lực

Hệ được tạo bởi các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khungkhông gian của nhà Hệ kết cấu này tạo ra được không gian kiến trúc khá linh hoạt vàtính toán khung đơn giản Nhưng nó tỏ ra kém hiệu quả khi tải trọng ngang công trìnhlớn vì kết cấu khung có độ cứng chống cắt và chống xoắn không cao Tuy nhiên, vớicông trình này, do chiều cao không lớn, nên tải trọng ngang của công trình không cao,

do vậy có thể sử dụng cho công trình này được

Hệ kết cấu khung chịu lực có thể áp dụng cho công trình này

c) Hệ lõi chịu lực

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộtải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực có hiệu quả vớicông trình có độ cao tương đối lớn, do có độ cứng chống xoắn và chống cắt lớn, tuynhiên nó phải kết hợp được với giải pháp kiến trúc

d) Hệ kết cấu hỗn hợp

* Sơ đồ giằng: 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 trọngđứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu lực Trong sơ đồ này thìtất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén

* Sơ đồ khung - giằng: Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo rabằng sự kết hợp giữa khung và vách cứng Hai hệ thống khung và vách được lên kếtqua hệ kết cấu sàn Hệ thống vách cứng đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệkhung chủ yếu thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo

điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng đượcyêu cầu kiến trúc Sơ đồ này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng).

Sơ đồ khung giằng có khả năng dùng cho nhà cao tầng trên 50m

1.2 Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu sàn:

Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh 2 trường hợp sau:

a) Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) : Hệ sàn nấm có chiều dày toàn bộ sàn nhỏ, làmtăng chiều cao sử dụng do đó dễ tạo không gian để bố trí các thiết bị dưới sàn (thônggió, điện, nước, phòng cháy và có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốtthép và đổ bê tông khi thi công Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm là không phùhợp với công trình vì không đảm bảo tính kinh tế

b) Kết cấu sàn dầm: Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng

do đó chuyển vị ngang sẽ giảm Khối lượng bê tông ít hơn dẫn đến khối lượng thamgia dao động giảm Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hưởng nhiềuđến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng Tuy nhiên phương án này phù hợp vớicông trình vì chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,4m

2 Lựa chọn kết cấu chịu lực chính

Qua việc phân tích phương án kết cấu chính ta nhận thấy sơ đồ kết cấu khung chịulực là hợp lý nhất Việc sử dụng kết cấu khung sẽ làm cho không gian kiến trúc khálinh hoạt, việc tính toán đơn giản và kinh tế Vậy ta chọn hệ kết cấu này

Qua so sánh phân tích phương án kết cấu sàn, ta chọn kết cấu sàn dầm toàn khối

3 Sơ đồ tính của hệ kết cấu:

+ Mô hình hoá hệ kết cấu chịu lực chính phần thân của công trình bằng hệ khungkhông gian frames nút cứng tại chỗ liên kết cột với dầm

+ Liên kết cột với đất xem là ngàm cứng tại cốt -3.30 m kể từ mặt móng

+ Sử dụng phần mềm tính kết cấu SAP 2000 v7.42 để tính toán với : Các dầmchính, dầm phụ, cột và dầm là các phần tử Frame, Tải trọng các ô sàn được truyềnvào dầm theo quy luật phân bố tải từ bản sàn vào dầm Liên kết cột với đất được thểhiện bằng liên kết constraints bảo đảm cho công trình và đất có cùng chuyển vị ngang

CHƯƠNG II

SƠ BỘ XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN VÀ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

I Xác định sơ bộ kích thước tiết diện và lập mặt bằng kết cấu.

1 Xác định các đặc trưng hình học của công trình.

1.1 Chọn kích thước tiết diện dầm.

+ Với dầm theo phương cạnh lớn nhà:

- Diện tích tiết diện ngang của cột có thể chọn sơ bộ như sau

Theo điều kiện bền :

n b

R

N K

Trong đó: K= (1.21.5 ) là hệ số đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm

N : Lực dọc tính toán được xác định sơ bộ

N=S.q.n

S: Diện tích chịu tải của một cột ở một tầng

q: Tải trọng sơ bộ lấy q = 1,2 T/m2

n: Số tầng ( 11 tầng)

N= 8,15 x 6,55x 1,2 x 11 = 704,70 T

Rn: Cường độ chịu nén của bê tông (Rn= 130 kg/cm2 )

) ( 65 0 1300

70 , 704 2

2 3 7 0 6 0

7 0 0

 = 40 45B bản kê bốn cạnh

0 14

45

0 , 7 9

1.4 Chọn sơ bộ kích thước vách và vách thang.

Sơ bộ chọn kích thước vách và vách thang như trong bảng:

4

E

c d

4 3

Gồm trọng lượng bản thân sàn và các vách ngăn, lớp lót, các lớp cách âm, cách nhiệt.Theo giải pháp Kiến trúc, ngoài các lớp cấu tạo của sàn, các phòng còn được lắp trầngiả Do đó, khi tính tĩnh tải cho sàn phải có thêm tải trọng do trần giả.

- Tĩnh tải sàn S:

TT tiªu chuÈn

HÖ sè

v ît t¶i

TT tÝnh to¸n

HÖ sè

v ît t¶i

TT tÝnh to¸n

HÖ sè

v ît t¶i

TT tÝnh to¸n

HÖ sè

v ît t¶i

TT tÝnh to¸n

Tªn cÊu kiÖn ChiÒu dµy líp v÷a

tr¸t cm

TT tiªu chuÈn kG/m

TT tÝnh to¸n kG/m

Tĩnh tải do tường bao che và tường ngăn:

Tĩnh tải do tường 220 xây bao xung quanh nhà và tường 110 ngăn các phòng đượcqui thành tải trọng phân bố đều trên sàn:

Khối lượng thể tích tường lấy bằng 1800 kG/m3

Và mỗi bức tường cộng thêm 3 cm vữa trát (2 bên) : có  =1800 kG/m3

h (m)

l (m)

HÖ sè cöa sæ

Tæng KL(kG)

D.TÝch sµn(m2)

T.Träng TC(kG/m2)

HÖ sè v.t¶i

T.Träng TT(kG/m 2)

795.7

1.1

214.2 341.4 53.6

1.1 1.1 246950.27

n n s

s g s

g s g g

1

2 2 1

Trong đó riêng cầu thang không phải là phần tử kết cấu nên tĩnh tải được lấy toàn bộ,còn tĩnh tải của các phòng thì bỏ qua phần sàn đổ bê tông toàn khối do đã đượcSap2000 tự quy đổi

Sàn tầng Loại Diện tích Tải trọng TT (kG/m2) Tĩnh tải quy đổi (kG/m2)

Văn phòng 723.80 197.3

Vệ sinh 45.60 208.3

Cầu thang 26.30 677.3

214.2 Căn hộ 701.20 197.3

Cầu thang 26.30 677.3

Vệ sinh 68.21 208.3

341.4 Sàn mái 910.99 340.3

Hoạt tải được lấy theo tiờu chuẩn TCVN 2737-95

Hệ số vượt tải n Để đơn giản trong tớnh toỏn thỡ giỏ trị hoạt tải ở cỏc phũng khỏcnhau sẽ được quy về cựng một giỏ trị phõn bố đều trờn sàn:

n n s

s q s

q s q q

1

2 2 1

Giỏ trị hoạt tải dài hạn dựng để khai bỏo trong bài toỏn dao động riờng

Bảng tớnh tải trọng quy đổi thành tải phõn bố đều trờn toàn sàn:

74.68

T.T.T.C (kG/m 2 ) T.T.T.T (kG/m 2 ) T.Trọng quy đổi

118.34

200.49 254.7

2 Xỏc định giỏ trị tiờu chuẩn của thành phần tĩnh của giú:

2.1 TảI trọng phõn bố theo chiều cao nhà Wi

Giỏ trị tiờu chuẩn thành phần tĩnh của ỏp lực giú Wi ở độ cao zi so với mốc chuẩnđược xỏc định theo cụng thức: W i W0.k zi.C

Trong đú: W0 là giỏ trị ỏp lực giú tiờu chuẩn Cụng trỡnh xõy dựng nhà tại Hà Nộithuộc vựng II -B nờn theo TCVN-2737-95 thỡ ta cú W0=95(daN/m2)

Kzi là hệ số tớnh đến sự thay đổi ỏp lực giú theo độ cao, được tra nội suy theo bảngcho sẵn

C là hệ số khí động: với phía đón gió thì c=0,8

với phía hút gió thì c=-0,6

Bảng tính giá trị gió tĩnh

Wtc (kG/m2)

Wtt (kG/m2)

CHƯƠNG III:

TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

Sau khi đẵ tính toán các tải trọng lên công trình, ta tiến hành tính toán xác định nộilực

I/ Tính toán nội lực

1 Sơ đồ tính toán

Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung phăng ngam tại móng Lõi cứng (lồng thangmáy) được chia ra thành các phần tử shell Trục tính toán của các phần lấy như sau:Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn

Trục cột trùng trục trục hình học của cột

Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tương ứng, chiều dàitính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn, riêng chiều dàitính toán của cột dưới lấy bằng khoảng cách từ mặt móng đến mặt sàn tầng 1, cụ thể làbằng l =3,3 m

Hoạt tải chất lên toàn bộ mặt sàn các tầng

Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh và thành phần gió động

Tải trọng động đất

Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau:

Trường hợp tải 1: Tĩnh tải

Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng

Trường hợp tải 3: Gió trái

Trường hợp tải 4: Gió phải

2.1 Phương pháp tính

Dùng chương trình Sap2000 để giải nội lực Kết quả tính toán nội lực xem trong phầnphụ lục (chỉ lấy ra kết quả nội lực cần dùng trong tính toán)

2.2 Kiểm tra kết quả tính toán

Trong quá trình giải lực bằng chương trình Sap2000 ,có thể có những sai lệch về kếtquả do nhiều nguyên nhân: lỗi chương trình; do vào sai số liệu; do quan niệm sai về sơ

đồ kết cấu: tải trọng Để có cơ sở khẳng định về sự đúng đắn hoặc đáng tin cậy củakết quả tính toán bằng máy, ta tiến hành một số tính toán so sánh kiểm tra như sau.2.3 Một số kiểm tra kết quả tính toán từ chương trình SAP2000

Sau khi có kết quả nội lực từ chương trình Sap2000 Chúng ta cần phải đánh giá được

sự hợp lý của kết quả đó trước khi dùng để tính toán Sự đánh giá dựa trên những kiếnthức về cơ học kết cấu và mang tính sơ bộ, tổng quát, không tính toán một cách cụ thểcho từng phần tử cấu kiện

- Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen xem từ chươngtrình SAPLOT, cách kiểm tra như sau:

Đối với các trường hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen códạng gần như đối xứng ( công trình gần đối xứng)

Đối với tải trọng ngang (gió, động đất), biểu đồ momen trong khung phải âm ở phầndưới và dương ở phần trên của cột, dương ở đầu thanh và âm ở cuối thanh của cácthanh ngang theo hướng gió

- Về mặt định lượng:

Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mứctầng đó trở lên

Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đường nối tung độ momen

âm đến tung độ momen dương ở giữa nhịp có giá trị bằng

8

2

ql

.Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nộilực tính được là đúng

Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kếmóng

II.Tổ hợp nội lực:

+ Nội lực được tổ hợp với các loại tổ hợp sau:Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II

- Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do tĩnh tải với một nội lực hoạt tải(hoạt tải hoặc tảitrọng gió).

- Tổ hợp cơ bản II: gồm nội lực do tĩnh tải với ít nhất 2 trường hợp nội lực do hoạt tảihoặc tải trọng gió gây ra với hệ số tổ hợp của tải trọng ngắn hạn là 0,9

- Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và các phần tử cột trong Phụ lục

CHƯƠNG IV:

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG 5

E

c d

4 3

b

a

2)Sơ đồ tính.

Sàn tầng của công trình là sàn bêtông cốt thép toàn khối liên tục, các sàn được

kê lên các dầm đổ toàn khối cùng sàn

Xét tỷ số kích thước các ô bản ta có hai loại bản kê 4 cạnh liên tục làm việctheo một phương và theo hai phương Gọi các cạnh bản là A1, B1, A2, B2 Các cạnh

đó có thể kê tự do ở cạnh biên, là liên kết cứng hoặc là các cạnh giữa của ô bản liêntục Gọi mômen âm tác dụng phân bố trên các cạnh đó là MA1, MB1, MA2, MB2 Cácmômen đó tồn tại trên các gối giữa hoặc cạnh liên kết cứng Với cạnh biên tự do cácmômen tương ứng trên các cạnh ấy bằng không ở vùng giữa của ô bản có mômendương theo hai phương là M1 và M2 Cốt thép trong mỗi phương được bố trí đềunhau, dùng phương trình sau:

A1 B1

t 1 B 1 A 1 1

t 2 t 2

M

B 

Sẽ đưa phương trình về còn một ẩn số M1 và dễ dàng tính ra nó Sau đó dùng các tỷ số

đã quy định theo bảng để tính lại các mômen khác

3) Tính ô bản S4 (Ô bản lớn nhất).

a/Tính toán nội lực: kích thước ô sàn 7.0x8,2m có:

2 174

( 9 , 7 ) 13 , 1 2 2

( 12

) 6 , 6 8 , 7 3

1 1

M M

1002,797

M A

985 , 0 ) 4 3 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5

100 2 , 797

cm h

R

M F

o a

85 , 2

F

Chọn thép 8 có Fa = 0,503 cm2 , => khoảng cách giữa các cốt thép là: a = 170 cmVậy chọn 8a170 có Fa = 2,96 cm2 > Fatt = 2,85 cm2

.

Với mômen dương M2 = 688,8 kG.m tính toán tương tự ta cũng chọn 8a170 tức làtrong ô bản S4 cốt thép chịu mômen dương được đặt đều theo hai phương là 8a170.Với mômen âm MA1 = MB1 = 1044,3 kG.m ta có:

044,05,13100130

1003,1044

98 , 0 ) 044 , 0 2 1 1 ( 5 , 0 ) 2 1 1 ( 5

100 3 , 1044

cm h

R

M F

o a

35 , 3

. cốt giá cấu tạo chọn 8a150

4) Tính ô Sàn khác

Công việc tính toán tương tự như các ô bản trên Kết quả được thống kê lại theo bảngxem trong phụ lục tính toán: như vậy ta đặt thép theo toàn bộ chiều dài sàn với thépchịu mô men dương là 8a170 theo cả hai phương Với thép chịu mômen âm ở gốichọn 8a150 và cốt giá cấu tạo chọn 8a200 Xem bản vẽ kết cấu KC01

CHƯƠNG V THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Số liệu tính toán cầu thang bộ tầng 5.

1 c

 Sàn thang được kê lên 2 cạnh đối diện:

- Một cạnh kê lên dầm chiếu nghỉ

- Một cạnh kê lên dầm chiếu tới

Tính toán dầm thang như dầm chịu lực 1 phương Cắt dải 1m để tính như dầm đơngiản

 Tải trọng tác dụng lên bản thang gồm có:

- Tĩnh tải cầu thang:

 Tải trọng theo phương vuông góc với bản:

- Hoạt tải cầu thang là p ht 300(kg/m)

tc   tải trọng theo phương vuông góc với bảnlà:

2 2

M A

R

h b R

 hàm lượng cốt thép là 100 % 0 , 5 % 0 , 05 %

9 100

52 , 4

18 , 2 1

2 2

Như vậy ta có: 2 2 0

0

00793 , 0 5 10 100 130

8350

A h

b R

M A

0

cm h

 Tiết diện dầm chiếu nghỉ:bh  220  400 (mm)

 Tiết diện dầm chiếu tới:bh  220  400 (mm)

 Ta tính toán cho dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới đặt thép tương tự dầm chiếu nghỉ

 Tải trọng tác dụng lên dầm thang:

- Tĩnh tải trọng lượng bản thân dầm:

) / ( 242 2500 4

, 0 22 , 0 1 , 1

Trong đó:

206 , 0 18 , 2 2

90 , 0

5 5

Chiều dài tính toán của dầm là: L tt  2 , 18 (m)  218 (cm)

 Tính toán nội lực

8

18 , 2 1238 8

m kG l

q

) ( 1350 2

18 , 2 1238 2

.

kG l

73600

A h

b R

M A

0

cm h

% 100 37 22

02 , 4

22 130 35 , 0

0

Như vậy ta có Q 2277 , 45 K1R kbh0  4884 (kg)

 Không phải tính toán cốt thép đai cho dầm thang do bê tông đủ khả năng chịu cắt

 Bố trí cốt thép đai theo cấu tạo 6a150 ở giữa dầm ta đặt đai dày hơn là 6a50

Bố trí cốt thép cho dầm thang Như trong bản vẽ kết cấu KC05

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC K5

I Tính toán cột khung trục 5 (k5).

Các cột trong nhà là cột vuông chịu nén lệch tâm xiên Nội lực gồm có: Nz, Mx, My.Trong đó: - Nz lực nén dọc trục

- Mx là mômen uốn nằm trong mặt phẳng khung

- My là mômen uốn nằm vuông góc với mặt phẳng khung

 điều kiện: min  0 , 5 %    max  6 %

fc: Cường độ đặc trưng của bê tông, lấy bằng cường độ tiêu chuẩn của mẩu thử Với bê tông mác 300#, fc= 240 kG/cm2

fy: Cường độ đặc trưng của cốt thép, lấy bằng

giới hạn chảy Thép AII có fy=3000 kG/cm2

l0 : Chiều dài tính toán của cột l0=0,7l

b) Nội lực

N: Tổng lực nén

M: Mômen uốn trong cột

(N, M nội lực lấy theo tổ hợp)

2 Tính toán cốt thép cột C-5:

2.1 Cốt thép cột C-5 tầng hầm:

Diện tích tiết diện cột ax ay=90x90 cm2

Chiều dài hình học l = 330 cm

Chiều dài tính toán l0 = 330 x 0,7 = 231 cm

Giả thiết a = a’ = 5 cm

Ta có Ac = 90 x 90 = 8100 cm2

cm h

b cm a

b

428 , 0 ,

62

,

0

; / 2100000

; / 240000

: / 2800 '

; /

90

0

0

2 2

; 2 2

cm kG E

cm kG R

R cm

kG

R

a b

a a n

Trong đó eng là độ lệch tâm ngẫu nhiên = max(2, h/30, l/600) = 3 cm

 e 0 12m

8 159533

6 18415

11 0 1

0 1

x bh





122400 5

45 01 , 0 85 90 5

x x J

E J E k

2

0

10 10 122400 1

, 2 5 , 5467 240 3 , 1

572 , 0 231

4 , 6 4

8 159533 1

1 1

a h

8 159533







; 7 , 52 85 62 ,

) 7 , 19 5 , 0 85 52 ( 8 , 159533 )

' (

) 5 , 0 (

cm

x a

h R

x h

e N F

F

a b

% 43 , 0 10 3 , 4 85

90

5 , 16

Do tiết diện của cột là 90x90 cm, nên ta đặt thép theo cấu tạo

Chọn thép 2825 có Fa =137,5 cm2

0

0 1 , 7 100

8100

5 , 137







 

Vậy với cốt thép của cột C C-5tầng hầm, ta chọn 2825, bố trí thép như bản vẽ

II Thiết kế dầm khung K5.

1 Số liệu thiết kế

Bê tông mác #300 có:

Rn=130 (kG/cm2); Rk=10 (kG/cm2); 0=0,58:0=0,71;A0=0,428

Thép chịu lực chính cho dầm là thép nhóm AII có Ra=2800 (kG/cm2); Rax=2100(kG/cm2)

1 Tiết diện II - II chịu mômen dương

Tiết diện tính toán là chữ T với các kích thước

x

Chiều rộng cánh đưa vào tính toán: bc = b + 2.Sc.

Trong đó Sc lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

2 Tại tiết diện I - I chịu mômen âm

Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh = 60x30cm2

100 18006

3 Tại tiết diện III - III chịu mômen âm

Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh

100 18013







= 0,1999 < A0 = 0.42

) ( 18013

kG Q

kGm M

Điều kiện tính toán chịu cắt là (điều kiện tính cốt đai và điều kiện hạn chế) là

K1 R k.b.h0 QK0 R n.b.h0

Tính toán điều kiện, ta có: K1.R k.b.h0  0 , 6  10  57  30  10260 (kG)

K0 R n.b.h0  0 , 35  130  57  30  77805 (kG)

Như vậy ta có: K1.R k.b.h0  10260 (kG) Q 33312 (kG) K0.R n.b.h0  77805 (kG)

 Phải tính toán cốt đai

cm Q

h b R

33312

57 30 10 5 , 1

Ucấu tạo = h/3 = 200 cm

Ta chọn cốt đai 8 a150 ở đầu dầm, 8 a200 ở giữa dầm

2.1 Tính dầm tầng 4 từ trục B đến trục C

CHƯƠNG VII:

TÍNH TOÁN MÓNG KHUNG TRỤC 5

I Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn:

1 Điều kiện địa chất công trình:

Kết quả thăm dò và xử lý địa chất dưới công trình được trình bày trong bảng dướiđây:

Lớp đất

Chiềudày(m)

Độ sâu

chảy

Chỉ tiêu cơ lý của đất