Cao ốc đất phương nam

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

CAO ỐC ĐẤT PHƯƠNG NAM

GVHD: TS TRẦN TUẤN KIỆT SVTH: DƯƠNG THÙY TRANG

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 6

PHẦN I 7

KIẾN TRÚC 7

KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 8

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 8

Mục đích xây dựng công trình 8

Vị trí và đặc điểm công trình 9

Quy mô công trình 9

Công năng công trình 12

CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH 12

Giải pháp mặt bằng 12

Giải pháp mặt cắt và cấu tạo 13

Giải pháp mặt đứng & hình khối 14

Giải pháp giao thông công trình 14

GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC 15

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 15

Hệ thống điện 15

Hệ thống cấp nước 15

Hệ thống thoát nước 16

Hệ thống thông gió 16

Hệ thống chiếu sáng 16

Hệ thống phòng cháy chữa cháy 16

Hệ thống chống sét 16

Hệ thống thoát rác 16

PHẦN II 17

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 18

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN 18

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân 18

Giải pháp kết cấu nền móng 20

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU 21

Các yêu cầu đối với vật liệu: 21

Lớp bê tông bảo vệ: 21

BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC 22

Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu 22

Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện 22

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ 28

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 28

Kích thước sơ bộ 28

Vật liệu 28

Tải trọng 29

TÍNH TOÁN BẢN THANG 31

Sơ đồ tính toán: 31

Tính cốt thép 32

Kiểm tra khả năng chịu cắt 33

TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ 34

Cơ sở lý thuyết 34

Tính toán độ võng BTCT có khe nứt theo TCVN 5574-2012 36

TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU TỚI VÀ DẦM CHIẾU NGHỈ 39

Tải trọng 39

Nội lực tính toán 40

Tính toán cốt thép dọc 40

Tính cốt thép đai 41

THIẾT KẾ SÀN TẦNG 2 ĐẾN TẦNG 15 43

MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN 43

THÔNG SỐ THIẾT Kế 44

Tiêu chuẩn thiết kế 44

Vật liệu 44

Kích thước sơ bộ: 44

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 44

Tải trọng thường xuyên do trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn 46

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE 48

Kết quả tính bằng safe 48

Tính toán cốt thép 51

Kiểm tra khả năng chịu cắt 55

Kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ 2 55

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 60

CƠ SỞ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 60

TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG 60

Tĩnh tải 60

Hoạt tải 63

TẢI TRỌNG NGANG (TẢI TRỌNG GIÓ) 64

Nguyên tắc tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục 2 TCVN 2732:1995) 64 Thành phần tĩnh của gió 64

Thành phần động của gió 67

Tổ hợp tải trọng gió 77

TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 78

Tổng quan về động đất 78

Cơ sở lý thuyết tính toán 78

Phương pháp phân tích phổ phản ứng 80

Tổ hợp các hệ quả của các thành phần động đất 84

CÁC TRƯỜNG HỢP TỔ HỢP TẢI TRỌNG VÀ CẤU TRÚC TỔ HỢP 84

Các trường hợp tổ hợp tải trọng 84

Các trường hợp tổ hợp tải trọng trung gian 85

Các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán 86

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 88

KIỂM TRA CHUYỂN VỊ ĐỈNH 88

KIỂM TRA LẬT 89

KIỂM TRA DAO ĐỘNG 89

THIẾT KẾ KHUNG 90

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 90

Tiêu chuẩn thiết kế 90

Vật liệu thiết kế 90

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN 90

Lựa chọn sơ đồ tính 90

Lựa chọn tiết diện thiết kế 90

TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM TẦNG 4 93

Nội lực và tổ hợp nội lực 93

Tính toán cốt thép dọc 94

Tính toán cốt thép đai 100

Tính toán cốt treo gia cường tại vị trí dầm phụ truyền lên dầm chính 101

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT KHUNG TRỤC B và 2 102

Tính toán cốt thép dọc cho cột 102

Tính thép đai cho cột 110

THIẾT KẾ VÁCH LÕI 113

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 113

Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi 113

Phương pháp giả thuyết vùng biên chịu moment 116

Phương pháp cổ điển 118

Phương pháp biểu đồ tương tác 118

ÁP DỤNG TÍNH TOÁN LÕI CÔNG TRÌNH ( PHẦN TỬ PIER) 119

Chia phần tử 119

Tính thép vách 119

THIẾT KẾ MÓNG 123

GIỚI THIỆU CHUNG 123

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 123

Địa tầng 123

Đánh giá tính chất của đất nền 129

Đánh giá điều kiện thủy văn 129

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CHO CÔNG TRÌNH 130

Giải pháp móng sâu 130

Đặc điểm thiết kế móng cọc trong vùng chịu tải động đất 130

CƠ SỞ TÍNH TOÁN 131

PHƯƠNG ÁN : MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 133

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 133

Ưu nhược điểm của phương án móng cọc khoan nhồi 133

CẤU TẠO CỌC VÀ ĐÀI CỌC 134

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 135

TÍNH TOÁN MÓNG M2 144

TÍNH TOÁN MÓNG M1 156

TÍNH TOÁN MÓNG LÕI THANG 168

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

Tiêu chuẩn việt nam

1 TCVN 198–1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

2 TCVN 2737–1995: Tải trọng và tác động –Tiêu chuẩn thiết kế

3 TCVN 229–1999: Chỉ dẫn tính thành phần động của tải trọng gió

4 TCVN 5574–2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

5 TCXDVN 375–2006: Thiết kế công trình chịu động đất

6 TCVN 205–1998: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

7 TCVN 195–1997: Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi

8 TCVN 9362–2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

9 TCVN 9386 – 2012: Thiết kế công trình chịu động đất

Sách tham khảo

1 Châu Ngọc Ẩn (2008), Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia, TP Hồ Chí Minh

2 Châu Ngọc Ẩn (2005) Nền móng NXB Đại Học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh

3 Nguyễn Đình Cống (2008),Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 356-2005

4 Phan Quang Minh (chủ biên),Ngô Thế Phong,Nguyễn Đình Cống (2012), Kết cấu bê tông cốt thép-Phần cấu kiện cơ bản,NXB Khoa học và Kỹ thuật,Hà Nội

5 Võ Bá Tầm (2011), Kết cấu bê tông cốt thép, tập 1, Cấu kiện cơ bản theo TCXDVN 356-2005,NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh

6 Võ Bá Tầm (2011), Kết cấu bê tông cốt thép, tập 2, Các cấu kiện nhà cửa theo TCXDVN 356-2005,NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh

7 Võ Bá Tầm (2011), Kết cấu bê tông cốt thép, tập 3, Các cấu kiện đặc biệt theo TCXDVN 356-2005,NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh

PHẦN I KIẾN TRÚC

KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Mục đích xây dựng công trình

Một đất nước muốn phát triển một cách mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực kinh tế xã hội, trước hết cần phải có một cơ sở hạ tầng vững chắc, tạo điều kiện tốt, và thuận lợi nhất cho nhu cầu sinh sống và làm việc của người dân Đối với nước ta, là một nước đang từng bước phát triển và ngày càng khẳng định vị thế trong khu vực và cả quốc

tế, để làm tốt mục tiêu đó, điều đầu tiên cần phải ngày càng cải thiện nhu cầu an sinh

và làm việc cho người dân Mà trong đó nhu cầu về nơi ở là một trong những nhu cầu cấp thiết hàng đầu

Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng

Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp

lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng,… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố, đồng thời cũng là cơ hội tạo nên nhiều việc làm cho người dân

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng

đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và

áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực

tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

Chính vì thế, công trình cao ốc ĐẤT PHƯƠNG NAM được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân

Vị trí và đặc điểm công trình

Vị trí công trình

Địa chỉ: Dương Văn An, An Phú, Quận 2, Tp.Hồ Chí Minh

Nằm tại Khu đô thị mới An Phú Quận 2,công trình ở vị trí thoáng và đẹp sẽ tạo điểm nhấn, đồng thời tạo nên sự hài hòa, hợp lý và hiện đại cho tổng thể quy hoạch khu dân cư

Công trình nằm trên trục đường giao thông nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư

và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực

đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không

có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố trí tổng bình đồ

Điều kiện tự nhiên

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo Mùa mưa

từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Theo tài liệu quan trắc nhiều năm của trạm Tân Sơn Nhất, qua các yếu tố khí tượng chủ yếu; cho thấy những đặc trưng khí hậu Thành Phố Hồ Chí Minh như sau:

Lượng mưa cao, bình quân/năm 1.949 mm Số ngày mưa trung bình/năm là 159 ngày Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, có khuynh hướng tăng dần theo trục Tây Nam - Ðông Bắc Ðộ ẩm tương đối của không khí bình quân/năm 79,5%; bình quân mùa mưa 80% và trị số cao tuyệt đối tới 100%; bình quân mùa khô 74,5% và mức thấp tuyệt đối xuống tới 20%

Về gió, Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu

là gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào trong mùa mưa,.Về cơ bản TPHCM thuộc vùng không có gió bão.Tuy nhiên, Thành phố lại chịu ảnh hưởng triều cường mà biểu hiện là tình trạng ngập nước của một số tuyến đường tại Thành phố khi triều cường lên

Công trình nằm ở khu vực Quận 2, TP Hồ Chí Minh nên chịu ảnh hưởng chung của khí hậu miền Nam Đây là vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều Quy mô công trình

Loại công trình

Công trình dân dụng – cấp 2 (5000m2 < Ssàn < 10000m2 hoặc 8 < số tầng < 20)

THƯỢNG MÁI

TẦNG 3 TẦNG 4 TẦNG 5 TẦNG 6 TẦNG 7 TẦNG 8 TẦNG 9 TẦNG 10 TẦNG 11 TẦNG 12 TẦNG 13 TẦNG 14 TẦNG 15

+22.200

+25.800

+29.400 +33.000 +36.600 +40.200 +43.800

+54.600 +58.200

8200 7800 7000 7800 8200

51000

PHÒNG BẢO VỆ PHÒNGCAMERA

B C

E F F'

KT02AKT02A

±0.000

±0.000

DỊCH VỤ, CỬA HÀNG DỊCH VỤ,

CỬA HÀNG

±0.000 SẢNH CHUNG CƯ

±0.000

±0.000 P.KỸ THUẬT P.KỸ THUẬT

DỊCH VỤ, CỬA HÀNG DỊCH VỤ,

CỬA HÀNG

D

A' A

B C

E F F'

P.HÀNH CHÍNH P QUẢNLÝ P.BẢO VỆ P.KỸ THUẬT

Hình 1.4-Mặt bằng tầng 2 đến tầng 15 Chiều cao cơng trình

Cơng trình cĩ chiều cao 58.2m (tính từ cao độ ±0.000m, chưa kể tầng hầm)

Diện tích xây dựng

Diện tích xây dựng của cơng trình là: 1331.44m2

Cơng năng cơng trình

Tầng hầm: Bố trí nhà xe

Tầng trệt và tầng 2: Cửa hàng, dịch vụ

Tầng 3=> 15: Căn hộ chung cư

CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CƠNG TRÌNH

Giải pháp mặt bằng

Mặt bằng cĩ dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (1331.44 m2) Tầng hầm nằm ở cốt cao độ -3.4000m, được bố trí 2 ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm (độ dốc i=20% ) theo hướng đường Dương Văn An

Cơng năng cơng trình chính là cho thuê căn hộ nên tầng hầm diện tích phần lớn dùng

E F

CĂN HỘ 1 CĂN HỘ 2 CĂN HỘ 3 CĂN HỘ 4

CĂN HỘ 5 CĂN HỘ 6 CĂN HỘ 7 CĂN HỘ 8

làm cho người sử dụng có thể nhìn thấy ngay lúc vào phục vụ việc đi lại Đồng thời việc bố trí hệ thống PCCC cũng dễ dàng nhìn thấy

Tầng trệt và tầng 2 được coi như khu sinh hoạt chung của toàn khối nhà, được trang trí đẹp mắt với việc: cột ốp inox, bố trí dịch vụ ,cửa hàng và các công năng dịch vụ tiện ích đi kèm tạo khu sinh hoạt chung khối nhà Đặc biệt phòng quản lý cao ốc được

bố trí có thể nhìn thấy nếu có việc cần thiết Nói chung rất dễ hoạt động và quản lý khi bố trí các phòng như kiến trúc mặt bằng đã có

Tầng điển hình (tầng 3 đến tầng 15) đây là mặt bằng cho ta thấy rõ nhất các chức năng của khối nhà, ngoài khu vực vệ sinh và khu vực giao thông thì tất cả diện tích còn lại làm mặt bằng cho thuê căn hộ hoạt động Cùng với vị trí giáp đường cả 2 đầu của tòa nhà thì chức năng của tòa nhà có hiệu quả cao

Giải pháp mặt cắt và cấu tạo

Giải pháp mặt cắt

Chiều cao đối với các tầng điển hình là 3.6000m ngoại trừ tầng hầm và tầng trệt Chiều cao thông thủy (điển hình) của tòa nhà xấp xỉ 3.000m

Chiều cao dầm tối đa của kiến trúc h = 600mm

Giải pháp cấu tạo

Cấu tạo chung của lớp sàn

o Sàn mái sân thượng

Sử dụng, khai thác triết để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước Mái BTCT có lớp chống thấm và cách nhiệt Tường gạch, trát vữa, sơn nước, lớp chớp nhôm xi mờ Ống xối sử dụng Ф14, sơn màu tường Tầng trệt :

ốp đá granite mắt rồng, kết hợp kính phản quang 2 lớp màu xanh lá

Giải pháp hình khối

Hình dáng bên ngoài của công trình là một hình khối làm phù hợp với vị trí khu đất

2 bên đều có công trình dân dụng xung quanh (mặt tiền và mặt bên giáp đường) Giải pháp giao thông công trình

Giao thông ngang trong công trình (mỗi tầng) là kết hợp giữa hệ thống các hành lang

và sảnh trong công trình thông suốt từ trên xuống

Hệ thống giao thông đứng là thang bộ và thang máy Mặt bằng rộng nên có 2 thang

để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố Căn hộ bố trí xung quanh lõi phân cách bởi hành lang nên khoảng đi lại là ngắn nhất, rất tiện lợi, hợp lý và bảo đảm thông thoáng GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC

Hệ kết cấu của công trình là hệ BTCT toàn khối

Mái phẳng bằng BTCT và được chống thấm

Cầu thang bằng BTCT toàn khối

Bể chứa nước bằng bê tông cốt thép hoặc bể nước bằng inox được đặt trên tầng mái

Bể dùng để trữ nước, từ đó cấp nước cho việc sử dụng của toàn bộ các tầng và việc cứu hỏa

Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm

Phương án móng dùng phương án móng sâu

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC

Hệ thống điện

Công trình sử dụng điện được cung cấp 2 nguồn: lưới điện T.p Rạch Giá và máy phát điện có công suất 150 kVA (kèm theo 1 máy biến áp tất cả được đặt dưới tầng hầm

để tránh gây ra tiếng ồn và độ rung ảnh hưởng đến sinh hoạt)

Toàn bộ đường dây điện đi ngầm (được tiến hành lắp đặt động thời với lúc thi công)

Hệ thống cấp điện chính được đi trong hộp kỹ thuật luồn trong gen điện và đặt ngầm trong tường và sàn, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt và tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa

Ở mỗi tầng đều lắp đặt hệ thống điện an toàn: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A80A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ) Mạng điện trong công trình được thiết kế với những tiêu chí như sau:

o An toàn : không đi qua khu vực ẩm ướt như khu vệ sinh

o Dể dàng sửa chữa khi có hư hỏng cũng như dể kiểm soát và cắt điện khi có sự

thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể mái luôn đủ để cung cấp cho sinh hoạt và cứu hỏa

Các đường ống qua các tầng luôn được bọc trong các ren nước Hệ thống cấp nước

đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính luôn được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông và trên trần nhà

Hệ thống thoát nước

Nước mưa trên mái sẽ thoát theo các lỗ nước chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính =140 mm đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải được bố trí đường ống riêng Nước thải từ các buồng vệ sinh có riêng hệ thống dẫn để đưa nước vào bể xử lý nước thải sau đó mới đưa vào hệ thống nước thải chung

Hệ thống thông gió

Ở các tầng có cửa sổ thông thoáng tự nhiên Bên cạnh đó, các công trình còn có các khoảng trống thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho tòa nhà Hệ thống máy điều hòa được cung cấp cho tất cả các tầng Họng thông gió dọc cầu thang bộ, sảnh thang máy Sử dụng quạt hút để thoát hơi cho tất cả các khu vệ sinh và ống gen được dẫn lên mái

Hệ thống chiếu sáng

Các tầng đều được chiếu sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài và các giếng trời trong công trình Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được bố trí sao cho có thể cung cấp ánh sáng đến những nơi cần thiết

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống báo cháy được lắp đặt mỗi khu vực cho thuê Các bình cứu hỏa được trang

bị đầy đủ và được bố trí ở hành lang, cầu thang….theo sự hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy của thành phố Hồ Chí Minh

Bố trí hệ thống cứu hỏa gồm các họng cứu hỏa tại các lối đi, các sảnh… với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622-1995

PHẦN II

KẾT CẤU

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN

Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân

Giải pháp kết cấu theo phương đứng

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:

+ Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất

+ Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

+ Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữ ổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vị đỉnh của công trình

Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

+ Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống

+ Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

+ Hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có

hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Mỗi loại kết cấu đều có những ưu điểm, nhược điểm riêng, phù hợp với từng công trình có quy mô và yêu cầu thiết kế khác nhau Do đó, việc lựa chọn giải pháp kết cấu phải được cân nhắc kỹ lưỡng, phù hợp với từng công trình cụ thể, đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

Hệ kết cấu khung có ưu điểm là có khả năng tạo ra những không gian lớn, linh hoạt,

có sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ kết cấu này có khả năng chịu tải trọng ngang kém (khi công trình có chiều cao lớn, hay nằm trong vùng có cấp động đất lớn) Hệ kết cấu này được sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 15 tầng đối với công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10 -12 tầng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9

Hệ kết cấu khung – vách, khung – lõi chiếm ưu thế trong thiết kế nhà cao tầng do khả năng chịu tải trong ngang khá tốt Tuy nhiên, hệ kết cấu này đòi hỏi tiêu tốn vật liệu nhiều hơn và thi công phức tạp hơn đối với công trình sử dụng hệ khung

Hệ kết cấu ống tổ hợp thích hợp cho công trình siêu cao tầng do khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chống chịu tải trọng ngang rất lớn

Lựa chọn kết cấu cho công trình CAO ỐC ĐẤT PHƯƠNG NAM

Căn cứ vào quy mô công trình ( 16 tầng nổi + 1 hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu

lực khung-vách lõi (khung chịu tải trọng đứng và vách lõi vừa chịu tải trọng đứng

vừa chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng của

công trình) làm hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

Dưới tác dụng của tải trọng ngang (tải trọng đặc trưng cho nhà cao tầng) khung

chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các

tầng dưới lớn hơn Trong khi đó lõi chịu uốn là chủ yếu tức là chuyển vị tương

đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới Điều này khiến cho chuyển vị

của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau

Giải pháp kết cấu theo phương ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính

kinh tế của công trình Theo thống kê thì khối lượng bê tông sàn có thể chiếm

30 – 40 % khối lượng bê tông của công trình và trọng lượng bê tông sàn trở thành

một loại tải trọng tĩnh chính Công trình càng cao tải trọng này tích lũy xuống các cột

tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động

đất Vì vậy cần ưu tiên giải pháp sàn nhẹ để giảm tải trọng thẳng đứng

Các loại kết cấu sàn được sử dụng rộng rãi hiện nay được trình bày như bên

dưới

Hệ sàn sườn: Cấu tạo gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi

công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn,

dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn Không tiết kiệm không gian sử dụng

Sàn không dầm: Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột

Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được

không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh

hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép

dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và

cốp pha cũng tương đối đơn giản

Nhược điểm: Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành

khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, vì vậy khả năng chịu lực

theo phương ngang của phương án này kém hơn so với phương án sàn dầm, chính vì

vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột và vách chịu Sàn

phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó khối

lượng sàn tăng

Sàn không dầm ứng lực trước

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước

Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí do giảm chiều dày sàn và chiều cao tầng, cho phép sử dụng với các công trình có nhịp lớn và linh động trong việc bố trí mặt bằng kiến trúc Giảm thời gian xây dựng do tháo dỡ ván khuôn sớm, dễ dàng lắp đặt các hệ thống kỹ thuật

Nhược điểm: Tính toán phức tạp, thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng

Sàn bê tông Bubbledeck

Bản sàn bê tông Bubbledeck phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp vào hệ cột, vách chịu lực, sử dụng quả bóng nhựa tái chế để thay thế phần bê tông không hoặc ít tham gia chịu lực ở thớ giữa bản sàn

Ưu điểm: Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng Tăng khoảng cách lưới cột và khả năng vượt nhịp, có thể lên tới 15 m mà không cần ứng suất trước, giảm hệ tường, vách chịu lực Giảm thời gian thi công và các chi phí kèm theo

Nhược điểm: Đây là công nghệ mới vào Việt Nam nên lý thuyết tính toán chưa được phổ biến Khả năng chịu uốn, chịu cắt giảm so với sàn bê tông cốt thép thông thường cùng chiều dày

Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn cho công trình:

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, sinh viên chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, bố trí dầm trực giao

Giải pháp kết cấu nền móng

Thông thường, phần móng nhà cao tầng phải chịu lực nén lớn, bên cạnh đó tải trọng động đất còn tạo ra lực xô ngang lớn cho công trình, vì thế các giải pháp đề xuất cho phần móng gồm:

Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước

Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…

Các phương án móng cần phải được cân nhắc lựa chọn tuỳ thuộc tải trọng công trình,

Do đó ,đồ án sinh viên lựa chọn móng sâu với hai phương án là móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi

GIẢI PHÁP VẬT LIỆU

Các yêu cầu đối với vật liệu:

+ Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, chống cháy tốt

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: khả năng biến dạng cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp

+ Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng tốt khi chịu tác dụng của tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)

+ Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp có tính chất lặp lại, không bị tách rời các bộ phận công trình

+ Vật liệu có giá thành hợp lý

Trong lĩnh vực xây dựng công trình hiện nay chủ yếu sử dụng vật liệu thép hoặc bê tông cốt thép với các lợi thế như dễ chế tạo, nguồn cung cấp dồi dào Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác được sử dụng như vật liệu liên hợp thép – bê tông (composite), hợp kim nhẹ… Tuy nhiên các loại vật liệu mới này chưa được sử dụng nhiều do công nghệ chế tạo còn mới, giá thành tương đối cao

 Do đó, sinh viên lựa chọn vật liệu xây dựng công trình là bê tông cốt thép Bảng 2.1- Bê tông

Lớp bê tông bảo vệ:

Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:

Trong bản và tường có chiều dày >100 mm: 15mm (20mm); Trong dầm và dầm sườn có chiều cao > 250mm: 20mm (25mm); Trong cột: 20mm (25mm);

Trong dầm móng: 30mm;

Trong móng:

Toàn khối khi có lớp bê tông lót: 35mm;

Toàn khối khi không có lớp bê tông lót: 70mm;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép này và không nhỏ hơn:

Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: 10mm (15mm);

Khi chiều cao tiết diện cấu kiện > 250mm: 15mm (20mm);

Giá trị trong ngoặc “( )” áp dụng cho cấu kiện ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt

BỐ TRÍ HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC

Nguyên tắc bố trí hệ kết cấu

Bố trí hệ chịu lực cần ưu tiên những nguyên tắc sau:

Đơn giản, rõ ràng Nguyên tắc này đảm bảo cho công trình hay kết cấu có độ tin cậy kiểm soát được Thông thường kết cấu thuần khung sẽ có độ tin cậy dễ kiểm soát hơn

so với hệ kết cấu vách và khung vách….là loại kết cấu nhạy cảm với biến dạng

Truyền lực theo con đường ngắn nhất Nguyên tắc này đảm bảo cho kết cấu làm việc hợp lý, kinh tế Đối với kết cấu bê tông cốt thép cần ưu tiên cho những kết cấu chịu nén, tránh những kết cấu treo chịu kéo, tạo khả năng chuyển đổi lực uốn trong khung thành lực dọc

Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ kết cấu

Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện

Giải pháp kết cấu ngang (sàn ,dầm)

 Sơ bộ chiều dày sàn

Chiều dày sàn sơ bộ theo công thức sau:

m = 40  50 sàn 2 phương (l2 < 2l1)

m = 10  15 bản công xôn

1

l : Nhịp theo phương cạnh ngắn D= 0.8  1.4 phụ thuộc vào tải trọng Ghi chú: m chọn lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào ô bản liên tục hay ô bản đơn

 Sơ bộ chọn tiết diện dầm khung

Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm (sơ bộ theo 2 điều kiện:độ võng và điều kiện độ bền) sau:

Chọn kích thước dầm phụ là (200x400)mm

Giải pháp kết cấu đứng (cột ,vách)

 Sơ bộ chọn tiết diện vách và lõi thang máy

Chiều dày vách của lõi cứng được lựa chọn sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số

tầng,… đồng thời đảm bảo các điều quy định theo Điều 3.4.1 0 Tổng diện tích mặt

cắt ngang của vách (lõi) cứng có thể xác định theo công thức gần đúng sau:

Sơ bộ chiều dày vách góc biên chống xoắn là 300mm; vách bao ngoài của lõi thang

máy dày 300mm, vách ngăn trong lõi thang dày 200mm

Hình 2.1-Kích thước lõi thang

 Sơ bộ chọn tiết diện cột:

Kích thước tiết diện cột thường được chọn trong giai đoạn thiết kế cơ sở,được dựa vào kinh nghiệm thiết kế,dựa vào các kết cấu tương tự hoặc cũng có thể tính toán sơ

bộ dựa vào lực nén N được xác định một cách gần đúng

Diện tích tiết diện cột là Ac:

si: Diện tích truyền tải của sàn vào cột

qi: Lấy theo kinh nghiệm như sau: chung cư (10÷15) kN/m2

Bảng 2.6-Tiết diện cột biên

THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ

Với Lo là nhịp tính toán của bản thang: Lo 4450(mm)

Chọn bề dày bản thang như sơ bộ chọnhb 140 mm 

Hình 3.1 – Mặt cắt cầu thang bộ Dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới có kích thước b h được chọn sơ bộ là:

Tải trọng

Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng

Hình 3.2-Cấu tạo bản thang nghiêng

 Tĩnh tải được xác định theo công thức sau:

n

i tdi i 1

g  n Trong đó:

Bảng 3.1 - Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng

Tải trọng Vật liệu

Chiều dày (mm)

Chiều dày tương đương (mm)

ɣ (kN/m3)

HSVT

n

Tải tính toán (kN/m2)

Tải tiêu chuẩn (kN/m2)

Ghi chú: Trong đó, khối lượng của tay vịn bằng sắt lấy 0.30 kN/m

Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ,chiếu tới

Hình 3.3-Cấu tạo bản thang chiếu nghỉ ,chiếu tới

Bảng 3.2 - Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới

(mm)

ɣ (kN/m 3 )

HSVT

n

Tải tính toán (kN/m 2 )

Tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Hoạt tải Cầu thang 3 1.2 3.60 3.00

Trong kết cấu bê tông toàn khối thì không có liên kết nào hoàn toàn là ngàm tuyệt đối và liên kết khớp tuyệt đối Việc quan niệm liên kết giữa bản thang với dầm chiếu tới, dầm chiếu nghỉ và liên kết giữa bản thang với vách cứng là liên kết nào còn tuỳ thuộc vào độ cứng, tải trọng và công tác thi công các bộ phận kết cấu

Bản thang được gác lên dầm với tỷ số: d

s

2 3

h 150   Tham khảo sách “Kết cấu

bê tông cốt thép, tập 3 cấu kiện đặc biệt” của Võ Bá Tầm 6, sinh viên chọn liên kết giữa bản thang với dầm chiếu tới là liên kết khớp

Sinh viên nhận thấy nếu liên kết giữa bản thang với vách là liên kết ngàm thì sẽ dẫn đến trường hợp thép bụng ít (do moment nhỏ) và thép gối lớn (do moment lớn), kết cấu sẽ bị phá hoại tại bụng (do thiếu thép bụng) Nếu là liên kết khớp thì dẫn đến dư thép bụng và thiếu thép gối, dẫn đến kết cấu sẽ bị nứt tại gối và chuyển dần về khớp dẻo, mặt khác do thi công sau nên khó đảm bảo liên kết giữa bản thang,dầm chiếu nghỉ với vách là ngàm Khi xảy ra sự cố thì cầu thang bộ là lối thoát hiểm duy nhất, lúc này có thể tải trọng lên cầu thang sẽ tăng hơn mức bình thường rất nhiều, vì tính

an toàn của cầu thang phải được bảo đảm không bị phá hoại tối đa

Để đảm bảo tính thẩm mĩ của cầu thang trong giai đoạn sử dụng (không nứt gối,nhịp

vì trong thực tế nếu cầu thang bị nứt sẽ sẽ dẫn đến các lớp gạch loát sẽ bị bong bộp nên không cho phép nứt cầu thang)nên khi tính toán cần bố trí thêm thép gối

Kết luận: Từ những phân tích trên, để tính toán thiên về an toàn, đảm bảo khả năng

sử dụng khi công trình chịu tải bất lợi nhất, cũng như đảm bảo tính thẩm mỹ của cầu thang trong giai đoạn sử dụng Sinh viên mô hình cầu thang 2D với 2 đầu khớp để tính thép nhịp và phân phối lại moment để tính thép gối

Hình 3.4- Lực cắt cầu thang

Hình 3.5 – Momen cầu thang Tính cốt thép

Cắt 1 dải rộng 1m để tính toán, bố trí thép đều cho bản thang

Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông B30, tra bảng E2 TCXDVN 5574-2012 0, ta xác định được các thông số  R 0.583; R 0.413 đối với nhóm cốt thép AIII và

R 0.631; R 0.432

    đối với nhóm cốt thép AI

Giả thiết khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo

h o

(m m)

b (m m)

Kiểm tra khả năng chịu cắt

Khi tính toán khả năng chịu cắt của bản thang , thường không đặt cốt thép đai, khi điều kiện kiểm tra không thỏa ta tiến hành tăng chiều dày bản thang

Khi kiểm tra khả năng chịu cắt của bản, vì hầu hết chiều dày của các ô bản là như nhau do đó khi kiểm tra ta lấy ô bản có kích thước lớn nhất là bản nghiêng để tính toán

Xét trên dải ô bản nghiêng có bề rộng 1m, lực cắt lớn nhất trong bản tính tại tim gối tựa :

TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ

Tính toán độ võng cho bản thang nghiêng theo TCVN 5574-2012 0

Tính toán độ võng bản thang không có hình thành khe nứt trong vùng chịu kéo

+ Khi tác dụng của tải trọng không kéo dài φb2 = 1,0;

+ Khi tác dụng của tải trọng là kéo dài thì:

φb2 = 2,0 đối với độ ẩm của môi trường là 40 - 75%; φb2 = 3.0 đối với độ ẩm dưới 40%

Bảng 3.4 -Bảng kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt bản thang

Các đặc

thái giới hạn II

E s 2.00E+05 MPa chiu kéo Mô đun đàn hồi thép vùng AIIE' s 0.00E+00 MPa chịu nén Mô đun đàn hồi thép vùng AII

h 140 mm Chiều cao tiết diện tính toán

Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài

M 23.90 kN.m trên tiết diện đang xét (tính với M là momen do ngoại lực

tải tiêu chuẩn)

h 0 120 mm chịu kéo đến mép ngoài của bê Khoảng cách từ tâm thép

tông chịu nén, h 0 = h - a

h' 0 140 mm chịu kéo đến mép ngoài của bê Khoảng cách từ tâm thép

tông chịu nén, h' 0 = h -a'

α 6.153846154 - mô đun đàn hồi bê tông, Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ α =

E s /E b

Tỷ số mô đun đàn hồi thép/

mô đun đàn hồi bê tông, α' = E' s /E b

quy đổi khi coi vật liệu đàn hồi, A red = bh + αA s +α' A' s

Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ = 1 - [bh + 2(1-a'/h)α'A's]/2A red

x 61.92 mm nén, Chiều cao của vùng chịu x = ξh

0

Momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện vùng bê tông chịu nén, I b0 =

bx 3 /3

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu kéo, I s0 = A s (h -

x - a) 2

Momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tích cốt thép chịu nén, I' s0 = A' s (x - a') 2

Bản thành xuất hiện vết nứt, cần tính toán hạn chế bề rộng vết nứt theo

Tính toán độ võng BTCT có khe nứt theo TCVN 5574-2012

Bảng 3.5 -Bảng kiểm tra điều kiện hình thành độ võng bản thang

Độ võng dài hạn của tải trọng dài hạn

Đơn

M 23.90 18.95 18.95 kN.m Momen do ngoại lực tính với tải tiêu chuẩn

R bt.ser 1.75 1.75 1.75 MPa bê tông Cường độ kéo tính toán của B30 tính theo trạng thái

E s 2.00E+05 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chiu kéo AIIIE' s 2.00E+05 200000 200000 MPa Mô đun đàn hồi thép vùng chịu nén AIII

E b 3.25E+04 32500 32500 MPa Mô đun đàn hồi bê tông B30

b 1000 1000 1000 mm Bề rộng tiết diện tính toán

h 150 150 150 mm Chiều cao tiết diện tính toán

Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu kéo đến mép ngoài bê

tông

Khoảng cách từ tâm thép vùng chịu nén đến mép ngoài bê

Khoảng cách từ tâm thép chịu kéo đến mép ngoài của bê tông chịu nén, h' 0 = h -a'

α 6.15 6.15 6.15 - mô đun đàn hồi bê tông, Tỷ số mô đun đàn hồi thép/ α =

Tính với tác dụng lâu dài : với

độ ẩm không khí trên 40% thì lấy 0,15 ; độ ẩm dưới 40% thì

m 0.006 0.006 0.006 - Hàm lượng thép chịu kéo, m = A

s /bh 0

Chiều cao tương đối của vùng chịu nén, ξ = 1/[1.8+{1+5(d+l)/10ma}]<=1

z là khoảng cách trọng tâm cốt thép chịu kéo As đến điểm đặt hợp lực của vùng chịu nén,

Hệ số xét đến hình dạng cốt thép, tính chất dài hạn của tải trọng và cấp độ bền của bê tông, lấy như sau:

+ Đối với tải trọng tác dụng ngắn hạn : thép tròn trơn lấy bằng 1,0 ; thép có gân lấy bằng

1,1 + Đối với tác dụng dài hạn lấy với mọi loại thép: 0,8

tông chịu nén, A red = (j f +ξ) bh 0

W pl 5.48E+06 5.48E+06 5.48E+06 mm 3

Momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bê tông vùng chịu kéo, W pl = 2(I bo + α I s0 + α'

I' s0 )/(h-x) + S bo

Hệ số có kể đến sự phân bố không đồng đều của ứng suất (biến dạng) của cốt thép chịu kéo nằm giữa khe nứt, xác định theo công thức sau: y s

kiện BTCT

Độ võng đàn hồi của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (hoạt tải dài

Tải trọng tác dụng lên dầm thang còn bao gồm:

+ Tường xây trên dầm