(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế chung cư an hội

Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II: Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định được các nội lực tính toán M, N, Q tại các tiết diện cấu kiện, tiến h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

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

THIẾT KẾ CHUNG CƯ AN HỘI

GVHD: THS BÙI PHẠM ĐỨC TƯỜNG SVTH : TAI QUANG TRƯỜNG

MSSV: 14149197

SKL006939

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2019

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.2 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH.

 Công trình nằm trên dường Liên Phường, quận 4 TP.HCM, gồm 1 khối nhà có 20tầng (1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 1 tầng lửng, 16 tầng lầu và 1 sân thượng), diện tích mặtbằng (25m×28m)

 Cao trình mái công trình H= 58.3 m so với cao trình 0.0m

 Tầng hầm cao 3.24m, bố trí các phòng kỹ thuật, còn lại chủ yếu là chổ để xe của chung cư

 Tầng trệt, tầng lửng (cao 3.6m): trung tâm thương mại và dịch vụ, thông tầng

 Các tầng còn lại cao 3.24m: các căn hộ

 Tầng sân mái nhằm mục đích chống nóng cho các tầng bên dưới và đặt hệ thống kĩ thuật

 Công trình có 2 thang máy và 2 thang bộ

3

 Hệ thống điện: hệ thống đường dây điện được bố trí ngầm trong tường và sàn, lắp đặt

hệ thống phát điện riêng phục vụ cho công trình khi cần thiết

 Hệ thống cấp nước: nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố kết

hợp với nguồn nước ngầm do khoan giếng dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơmlên hồ nước mái Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình

4

 Hệ thống thoát nước: nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh, sau đó tập trung

tại các ống thu nước chính bố trí thông tầng Nước được tập trung ở tầng hầm, được

xử lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố

 Hệ thống thoát rác: ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn

chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi

 Hệ thống thông thoáng, chiếu sáng: các phòng đều đảm bảo thông thoáng tự nhiên

bằng các cửa sổ, cửa kiếng được bố trí ở hầu hết các phòng Các phòng đều đượcchiếu sáng tự nhiên kết hợp với chiếu sáng nhân tạo

 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy: tại mỗi tầng đều được trang bị thiết bị cứu hoả đặt ở

hành lang

 Giải pháp giao thông trong công trình: hệ thống giao thông thẳng đứng gồm có bathang máy và hai thang bộ Hệ thống giao thông ngang gồm các hành lang giúp chomọi nơi trong công trình đều có thể đến một cách thuận lợi, đáp ứng nhu cầu của mọingười

Cường độ chịu nén tính toán: Rb= 14.5 MPa

Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt= 1.05 MPa

Mô đun đàn hồi: Eb= 30000 MPa

 Cốt thép sử dụng thiết kế:

 Cốt thép loại AI khi Ø < 10:

Cường độ chịu kéo tính toán: Rs= 225 MPa

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc= 225 MPa

Mô đun đàn hồi: Es= 210000 MPa

 Cốt thép loại AII khi Ø≥ 10 :

Cường độ chịu kéo tính toán: Rs= 280 MPa

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc= 280 MPa

Mô đun đàn hồi: Es= 210000 MPa

 Cốt thép loại AIII khi Ø ≥ 10: (phần khung và móng)

Cường độ chịu kéo tính toán: R= 365 MPa

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc= 365 MPa.

Mô đun đàn hồi: Es= 200000 MPa

1.5 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.

1.5.1 Lập sơ đồ tính:

Dạng kết cấu dầm, cột, khung, dàn, vòm

Dạng liên kết

Chiều dài nhịp, chiều cao tầng

Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cấu kiện

1.5.2 Xác định tải trọng tác dụng:

Căn cứ vào qui phạm hướng dẫn về tải trọng tác động xác định tải tác dụng vào cấu kiện.Xác định tất cả các tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu

1.5.3 Xác định nội lực:

Đặt tất cả các trường hợp tải tác dụng có thể xảy ra tác dụng vào cấu kiện

Xác định nội lực do từng trường hợp đặt tải gây ra

1.5.4 Tổ hợp nội lực:

Tìm giá trị nội lực nguy hiểm nhất có thể xảy ra bằng cách thiết lập các sơ đồ đặt tải vàgiải nội lực do các sơ đồ này gây ra

Một sơ đồ tĩnh tải

Các sơ đồ hoạt tải nguy hiểm có thể xảy ra

Tại mỗi tiết diện tính tìm giá trị nội lực bất lợi nhất do tĩnh tải và một hay vài hoạt tải :T=T0 + ∑ Ti

Trong đó: T

T0

Ti

- giá trị nội lực của tổ hợp

- giá trị đặt nội lực từ sơ đồ đặt tĩnh tải

- giá trị nội lực từ sơ đồ đặt hoạt tải thứ i

 - một trường hợp hay các trường hợp hoạt tải nguy hiểm (tuỳ loại tổ hợptải trọng thiết lập)

1.5.5 Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TTGH I và TTGH II:

Tính toán theo trạng thái giới hạn I: sau khi đã xác định được các nội lực tính toán M, N,

Q tại các tiết diện cấu kiện, tiến hành tính khả năng chịu lực của các tiết diện thẳng gócvới trục cũng như các tiết diện nghiêng Việc tính toán theo một trong hai dạng sau:Kiểm tra khả năng chịu lực: Tiết diện cấu kiện, tiết diện cốt thép là có sẵn cần xác địnhkhả năng chịu lực của tiết diện

Tính cốt thép: xác định tiết diện cấu kiện, diện tích cốt thép cần thiết sao cho cấu kiện đảmbảo khả năng chịu lực

Tính toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn II: kiểm tra độ võng và vết nứt

1.6 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG.

1.6.1 Xác định tải trọng:

Tĩnh tải:

6

+ Trọng lượng bản thân: chọn sơ bộ tiết diện của cấu kiện từ đó tính ra trọng lương bản thân.

+ Trọng lương lớp hoàn thiện: căn cứ vào yêu cầu cấu tạo tính ra trọng lượng lớp hoàn thiện

+ Đối với dầm còn có tính đến trọng lượng tường xây trên dầm (nếu có)

Hoạt tải: căn cứ vào yêu cầu của từng loại cấu kiện, yêu cầu sử dụng mà qui phạm qui định từng giá trị hoạt tải cụ thể

1.6.2 Nguyên tắc truyền tải:

Tải từ sàn truyền vào khung dưới dạng tải hình thang và hình tam giác

Tải do dầm phụ truyền vào dầm chính của khung dưới dạng tải tập trung (phản lực tập trung và mômen tập trung)

Tải từ dầm chính truyền vào cột Sau cùng tải trọng từ cột truyền xuống móng.

1.7 CƠ SỞ TÍNH TOÁN.

Công việc thiết kế được tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước ViệtNam quy định đối với nghành xây dựng

TCVN 2737-1995 : Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động

TCVN 229-1999 : Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió

TCVN 5574-2012 : Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép

TCXD 198-1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế bêtông cốt thép toàn khối

TCXD 195-1997 : Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi

TCVN 10304-2104 : Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 9395-2012 : Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu

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

TCVN 9386-2012 : Thiết kế công trình chịu động đất

Bên cạnh các tài liệu trong nước, để giúp cho quá trình tính toán được thuận lợi, đa dạng

về nội dung tính toán, đặc biệt những cấu kiện (phạm vi tính toán) chưa được tiêu chuẩnthiết kế trong nước qui định như: Thiết kế các vách cứng, lõi cứng… nên trong quá trìnhtính toán có tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài như :UBC 97, ACI 99, ACI 318_2002 Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng một số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bày trong phần tài liệu tham khảo)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ SÀN

D

C

B

Bảng 2.1: Tổng hợp tiết diện các ô sàn

Loại phòng

Hành langPhòng

 L2 ≥ 2 sàn làm việc 1 phương (bản dầm)

L1

 L2 < 2 sàn làm việc 2 phương (bản kê)

L1

2.2 SƠ BỘ TIẾT DIỆN.

Chiều dày sàn được chọn dựa phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác định chiều dày sàn theo công thức sơ bộ sau:

hs = m D L1max (mm)Trong đó: D = 0.8 ÷1.4 phụ thuộc vào tải trọng

m = 30 ÷35 sàn 1 phương ( l2 ≥ 2l1 )

m = 40 ÷50 sàn 2 phương ( l2 < 2l1 )

m = 10 ÷15 bản conson

L1 : Nhịp theo phương cạnh ngắn

Do hệ lưới cột lớn (8.8×11)m nên ta bố trí hệ thống dầm phụ chia nhỏ các ô bản

Dùng ô sàn có cạnh ngắn lớn nhấ, chọn một loại bề dày cho tất cả các sàn, L1max = 4.4m:

Chiều dày sàn chọn sơ bộ h s = 40÷50 = 40÷504400 = (88÷110) (mm)

 Chọn chiều dày sàn tất cả các tầng hs = 120 mm (riêng sàn tầng hầm chọn 300mm).Tiết diện cột chọn sơ bộ: b×h=900×900 mm

9

b

dp

Chiều cao tối thiểu của tiết diện không nhỏ hơn 300mm, chiều rộng tối thiểu của dầm không

chọn nhỏ hơn 200mm và tối đa không hơn chiều rộng cột cộng với 1.5 lần chiều cao tiết diện

Bảng 2.2: Sơ bộ tiết diện dầm

4 Vữa trát trần

Tổng cộng

10

Bảng 2.4: Các lớp sàn vệ sinh, sân thượng, mái

2.3.2 Tải trọng thường xuyên do tường xây:

Bảng 2.5: Quy đổi tải tường tầng điển hình

Loại tường

Tường gạch 100(xây trên sàn)Tường gạch 100(xây trên dầm)Tường gạch 200(xây trên sàn)Tường gạch 200(xây trên dầm)Tĩnh tải tác dụng lên sàn gồm trọng lượng bản thân sàn, lớp hoàn thiện và tường xây.Các tải trọng này phân bố đều trên sàn trừ trọng lượng bản thân tường xây trên dầm

Công thức quy đổi tải tường: gtt = n δ H γ (kN/ m2 ) t t t t

Trong đó:

n: hệ số vượt tải

 t : chiều dày tường, m.

 t : trọng lượng riêng của tường xây, kN m3

Trọng lượng tường ngăn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (cách tính này mang tính chất gần đúng) được tính theo công thức sau:

qtt =t

11

Trong đó:

Với: tường 10 gạch đặc: g ttc = 18 (kN / m3

Ô sàn

S6S7S8S9S12S13S15S16S19

Ô sàn

S1S2S3S4S5S10S11

2.3.3 Hoạt tải sàn:

Tải trọng tạm thời phân bố lên sàn và cầu thang lấy theo bảng 3 TCVN 2737 - 1995: Giá trị tải trọng xem trong bảng 1.2

12

Bảng 2.8: Hoạt tải sàn dầm

123456789101112

13

Bảng 2.10: Tổng hợp tải trọng ô bản 1 phương

Ô sàn

S1S2S3S4S5S10S11S14S17S18S20

Bản liên kết đươc xem là ngàm

Theo mặt bằng hệ dầm sàn ta có các sàn 1 phương có sơ đồ tính là 2 đầu ngàm.Cắt 1m theo phương cạnh ngắn, nhịp tính toán là khoảng cách giừa 2 trục dầm

14

lực sàn 1 phương

15

Bản liên tiếp đươc xem là ngàm.

Tùy theo điều kiện liên kết của bản với các dầm xung quanh mà chọn sơ đồ tính cho phù hợp

Theo mặt bằng hệ dầm sàn ta có sàn 2 phương là các sàn tính theo sơ đồ 9

2 .

L1

16

MI b=1m

H ì n h 2 5 :

Sơđồtínhbản2phương

B ả n

g 2.

Trong đó αR , ξR tra trong bảng E.2 – Phụ lục E tiêu chuẩn 356 : 2005.

Bê tông B25, thép AII => αR = 0.418, ξR = 0.595

18

fmax = α × qtc × a4

≤ [f ]

D

Trong đó:

α là hệ số phụ thuộc vào tỷ số (L2/L1) của ô sàn, ta có: L2/L1 = 3.06 thì = 0.004228

qtc: tổng tải tiêu chuẩn tác dụng lên ô sàn qtc = 10.293 kN/m2

2.4 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH BẰNG PHẦN MỀM SAFE V12.3

Sơ bộ kích thước và các tải trọng tương tự như phần tính tay (trọng lượng bản thân sàn SAFE tự tính)

Hình 2.6: Mô hình sàn bằng SAFE sàn dầm

Hình 2.7: Tải các lớp cấu tạo sàn (trừ lớp bê tông)

21

Hình 2.9: Hoạt tải lớn hơn 2kN m2

Hình 2.10: Moment trip theo phương X sàn dầm

Hình 2.11: Moment trip theo phương Y sàn dầm

 Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn:

Hình 2.12: Độ võng sàn xuất từ SAFE sàn dầm

23

Giá trị chuyển vị lớn nhất fsàn = 1.235 cm

Độ võng giới hạn:

 f ] = 250L (Theo bảng C.1 TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)

f = 1.235 (cm ) < [ f ] = 1100250 = 4.4 (cm)

Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép

Tuy nhiên đây chỉ là độ võng đàn hồi (chưa xét đến từ biến, co ngót, sự hình thành vết nứtcủa bê tông, tác dụng ngắn hạn, dài hạn của tải trọng) Do đó khi xét đến các yếu tố này, độvõng sẽ lớn hơn

Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làmtăng độ võng

Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng nhưtác dụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f đượctính như sau:

f = f1 − f2 + f3Trong đó: f1 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng

f2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

f3 : độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùngphương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng Dùng chương trình SAFE12.3 để tính toán độ võng trong thiết kế công trình là phù hợp với sự làm việc thực tế củacông trình

Kết quả tính toán độ võng bằng phần mềm Safe v12.3

f = 4.27 (cm ) < [ f ] = 4.4 (cm)

Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép

Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm µ = s ≥ µ min

Thường lấy µmin = 0,1% Hợp lý nhất khi µ = 0.3% ÷ 0.9% đối với sàn

Chọn Ø10a200 có As = 393 (mm2)

25

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ SÀN PHẲNG

3.1 SƠ BỘ TIẾT DIỆN.

Chọn hs = 250

Chọn cột C(60×60)cm

Tiết diện vách theo kiến trúc V(250)cm

3.2 TẢI TRỌNG.

Tải trọng tương tự như phương án sàn dầm bên mô hình SAFE

3.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH.

 Để phản ánh ứng xử của sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để tính toán Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y, phân tích lấy nội lực sàn theo dải

 Các bước tính toán sàn trong SAFE:

 Mô hình sàn bằng phần mềm SAFE

Hình 3.14: Mô hình sàn bằng SAFE sàn phẳng

 Chia sàn thành nhiều dải theo phương X và phương Y

Hình 3.15: Chia dải sàn theo phương X sàn phẳng

Hình 3.16: Chia sải sàn theo phương Y sàn phẳng

 Phân tích mô hình ta được kết quả nội lực

28

Hình 3.17: Moment trip theo phương X sàn phẳng

Hình 3.18: Moment trip theo phương Y sàn phẳng

 Kiểm tra độ võng đàn hồi của sàn:

Giá trị chuyển vị lớn nhất fsàn = 1.11 cm

Độ võng giới hạn:

 f ] = 250L (Theo bảng C.1 TCVN 5574 : 2012 - Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)

f = 1.11 (cm ) < [ f ] = 1100250 = 4.4 (cm)

Giá trị độ võng của sàn thỏa mãn giới hạn cho phép

Tuy nhiên đây chỉ là độ võng đàn hồi (chƣa xét đến từ biến, co ngót, sự hình thành vết nứtcủa bê tông, tác dụng ngắn hạn, dài hạn của tải trọng) Do đó khi xét đến các yếu tố này, độvõng sẽ lớn hơn

Hình 3.19: Độ võng sàn xuất từ SAFE sàn phẳng

 Kiểm tra độ võng sàn bằng phần mềm Safe theo TTGH II

Sự xuất hiện của vết nứt trong bê tông khi chịu lực, dẫn tới giảm độ cứng tiết diện và làm tăng

độ võng

Sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng nhƣ tácdụng dài hạn của các loại tải trọng Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f đƣợc tínhnhƣ sau:

30

f = f1 − f 2 + f3Trong đó: f1 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng.

f2 : độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn

f3 : độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Với kết cấu sàn làm việc theo hai phương, việc tính võng chỉ tiện trong thực hành khi dùngphương pháp PTHH có kể đến các yếu tố trên khi tính biến dạng Dùng chương trình SAFE12.3 để tính toán độ võng trong thiết kế công trình là phù hợp với sự làm việc thực tế củacông trình

Kết quả tính toán độ võng bằng phần mềm Safe v12.3:

 Chọn dãy STRIP CSA1 để tính đại diện.

Đối với mô men ở nhịp: Mmax = 156.76 (kN.m) tính trên toàn bề rộng dãy strip 4.25m Taquy đổi momen Mmax = 156.76/4.25 = 36.885 (kN.m) về bề rộng dãy strip 1m

Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm µ = s ≥ µ min

Thường lấy µmin = 0,1% Hợp lý nhất khi µ = 0.3% ÷ 0.9% đối với sàn

 Bản vẽ (KC 02)

3.4 KIỂM TRA CHỌC THỦNG SÀN.

 Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng theo mục 6.2.5.4 TCVN 5574-2012.

• Công thức kiểm tra

α = 1: hệ số lấy đối với bê tông nặng

F = P - q × Ac : lực xuyên

thủng Fcx = α R bt u m h0

P: Tổng lực truyền vào cột (vách) đang xét theo diện truyền tải.

q: Lực phân bố đều trên ô sàn.

A c: Diện tích đáy lớn tháp xuyên thủng.

R b: Cường độ chịu kéo của bê tông.

U m: Giá trị trung bình của chu vi hai đáy tháp xuyên

thủng ho=0.23m: Chiều cao làm việc của tiết diện sàn.

32

 Để đảm bảo an toàn, tải trọng phân bố trên sàn được lấy với hoạt tải lớn nhất và tĩnh tải lớn nhất, tải tường coi như phân bố đều trên sàn.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ CẦU THANG

4.1 TỔNG QUAN VỀ CẦU THANG.

 Cầu thang là bộ phận rất quan trong trong tòa nhà, có chức năng giao thông theo phương đứng, thoát hiểm và lưu thông không khí trong nhà

 Chiều rộng bản thang tùy thuộc vào lượng người lưu thông

 Độ dốc của cầu thang được quyết định bởi tỷ lệ chiều cao (h) và chiều rộng bậc thang (b), có quan hệ với chiều dài của bước chân người đi qua công thức:

4.2 THÔNG SỐ CHUNG.

Bê tông B25:

Cường độ chịu nén tính toán: Rb= 14.5 MPa

Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt= 1.05 MPa

Mô đun đàn hồi: Eb= 30000 MPa

Cốt thép loại AI khi Ø< 10:

Cường độ chịu kéo tính toán: Rs= 225 MPa

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc= 225 MPa

Mô đun đàn hồi: Es= 210000 MPa

Cốt thép loại AII khi Ø ≥ 10 :

Cường độ chịu kéo tính toán: Rs= 280 MPa

Cường độ chịu nén tính toán: Rsc= 280 MPa

Mô đun đàn hồi: Es= 210000 MPa

4.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN.

4.3.1 Sơ đồ tính:

Bản thang:

Cắt một dải có bề rộng b = 1m để tính