Tài liệu Đồ án tốt nghiệp xây dựng thiết kế cao ốc văn phòng 123 nguyễn đình chiểu

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC.............................................................................................................. 1 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH – NHIỆM VỤ THIẾT KẾ........................... 1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.3 Giới thiệu chung....................................................................................................... 1 Nhiệm vụ thiết kế ..................................................................................................... 1 ĐẶC TRƯNG HIỆN TRẠNG KHU ĐẤT XÂY DỰNG ................................................ 2 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH ................................................................................... 2 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 Qui mô xây dựng...................................................................................................... 3 Chức năng sử dụng các tầng của công trình............................................................. 3 Giải pháp giao thông ................................................................................................ 4 Giải pháp thông gió và chiếu sáng ........................................................................... 4 Các hệ thống kỹ thuật............................................................................................... 4 Giải pháp kết cấu...................................................................................................... 5 Phân tích các dạng sơ đồ trên ................................................................................... 6 1.3.8 1.3.9 1.3.10 Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình............................................................ 6 Cơ sở thiết kế............................................................................................................ 7 Lựa chọn vật liệu:..................................................................................................... 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH...................................................................... 8 2.1 2.2 SƠ ĐỒ HÌNH HỌC.......................................................................................................... 8 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CẤU KIỆN ................................................ 8 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN Ô BẢN ....................................................................... 10 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 Bề dày sàn ................................................................................................................ 8 Kích thước tiết diện dầm .......................................................................................... 9 Sơ đồ tính ô sàn ...................................................................................................... 10 Tĩnh tải .................................................................................................................. 11 Hoạt tải ................................................................................................................... 13 Tổng tải trọng tác dụng lên sàn .............................................................................. 14 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG Ô BẢN ....................................................................... 14 2.4.1 2.4.2 Nội lực bản kê 4 cạnh............................................................................................. 15 Nội lực sàn bản dầm............................................................................................... 17 2.5 TÍNH CỐT THÉP SÀN ................................................................................................. 18 2.6 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG SÀN ........................................................................................ 20 2.6.1 2.6.2 Kiểm tra khả năng chịu cắt của sàn ........................................................................ 20 Tính độ võng sàn S1............................................................................................... 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỂ NƯỚC MÁI ................................................................................... 26 3.1 SƠ ĐỒ HÌNH HỌC........................................................................................................ 26 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 3.2 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN .................................................................. 27 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.4 3.5 Chọn sơ bộ tiết diện các dầm nắp và chiều dày bản nắp ........................................ 27 Chọn sơ bộ tiết diện các dầm đáy và chiều dày bản đáy ....................................... 27 Kích thước tiết diện bản thành ............................................................................... 27 TÍNH TOÁN BẢN NẮP................................................................................................ 28 TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY ............................................................................................... 30 TÍNH TOÁN BẢN THÀNH.......................................................................................... 32 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.6 GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Tải trọng tác dụng lên bản thành ............................................................................ 32 Tính nội lực cho bản............................................................................................... 34 Tính cốt thép bản thành .......................................................................................... 35 TÍNH TOÁN DẦM NẮP VÀ DẦM ĐÁY .................................................................... 35 3.6.1 3.6.2 3.6.3 Tải trọng tác dụng lên dầm nắp DN1 và DN2........................................................ 35 Tính nội lực cho DN1 và DN2 ............................................................................... 36 Tính cốt thép cho dầm nắp DN1 & DN2................................................................ 37 3.6.4 3.6.5 3.6.6 3.6.7 3.6.8 3.6.9 Tải trọng tác dụng lên DD1 & DD2 & DD3 ......................................................... 39 Tính nội lực cho DD1, DD2, DD3 ......................................................................... 41 Tính cốt thép cho DD1, DD2, DD3........................................................................ 42 Kiểm tra võng cho bản nắp và bản đáy .................................................................. 46 Kiểm tra võng cho dầm đáy ................................................................................... 47 Kiểm tra nứt cho bản đáy và bản thành của bể....................................................... 50 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẦU THANG....................................................................................... 55 4.1 CẦU THANG TRONG SAP2000 ................................................................................. 55 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.2 4.3 4.4 4.5 Sơ đồ hình học........................................................................................................ 55 Sơ bộ kích thước tiết diện cấu kiện ........................................................................ 56 Sơ đồ tính ............................................................................................................... 57 Tải trọng tác dụng .................................................................................................. 59 Xác định nội lực ..................................................................................................... 60 CẦU THANG TRONG ETABS .................................................................................... 64 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO BẢN THANG ............................................................ 68 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA BẢN THANG................................................................ 69 TÍNH DẦM THANG ..................................................................................................... 70 4.5.1 4.5.2 Tải trọng tác dụng lên dầm thang........................................................................... 70 Sơ đồ tính và nội lực .............................................................................................. 73 CHƯƠNG 5: CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC CỦA CÔNG TRÌNH........................................ 74 5.1 5.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................................... 74 TÍNH TOÁN CÁC DẠNG DAO ĐỘNG RIÊNG ......................................................... 75 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN ..................................................................... 79 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 6.1 6.2 SƠ ĐỒ TÍNH ................................................................................................................. 79 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CẤU KIỆN .............................................. 80 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 Chiều dày bản sàn .................................................................................................. 80 Tiết diện dầm.......................................................................................................... 81 Kích thước tiết diện cột .......................................................................................... 81 Kích thước tiết diện vách ....................................................................................... 82 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ............................................................................................. 84 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Tải trọng đứng ........................................................................................................ 84 Tải trọng gió ........................................................................................................... 88 Thành phần động của gió ....................................................................................... 90 TÍNH THÉP KHUNG TRỤC B..................................................................................... 96 6.4.2 6.4.3 6.4.4 Tính toán một cột điển hình ................................................................................. 100 Tính toán cột cho 2 khung.................................................................................... 101 Kiểm tra cột bằng biểu đồ tương tác (phương pháp Bressler).............................. 137 6.4.5 6.4.6 6.4.7 Tính toán thép dầm............................................................................................... 145 Kiểm tra và tính toán dầm xoắn B30 khung trục B.............................................. 154 Tính toán thép cho vách cứng .............................................................................. 170 CHƯƠNG 7: NỀN MÓNG.......................................................................................................... 183 7.1 CẤU TẠO ĐỊA CHẤT ................................................................................................ 183 7.1.1 7.1.2 7.2 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 1. ......................................................... 186 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.3 Địa tầng ................................................................................................................ 184 Giải pháp móng cho công trình ............................................................................ 184 Các thông số kỹ thuật dùng cho việc tính toán cọc khoan nhồi ........................... 186 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi ........................................................................... 187 Thiết kế móng dưới cột C15................................................................................. 192 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc theo phương thẳng đứng................................ 193 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc ........................................................................... 194 Kiểm tra phản lực nền dưới mũi cọc .................................................................... 196 Tính lún dưới mũi cọc .......................................................................................... 196 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 2 .......................................................... 197 7.3.1 Xác định tải trọng................................................................................................. 197 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 Các thông số kỹ thuật dùng cho việc tính toán cọc khoan nhồi ........................... 197 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi ........................................................................... 198 Thiết kế móng dưới cột C15................................................................................. 204 Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc theo phương thẳng đứng................................ 206 Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc ........................................................................... 206 Kiểm tra phản lực nền dưới mũi cọc .................................................................... 208 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 7.3.8 7.3.9 7.4 GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Tính lún dưới mũi cọc .......................................................................................... 208 Tính cốt thép cho đài cọc ..................................................................................... 210 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ÉP .................................................................................. 211 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 Xác định tải trọng................................................................................................. 211 Sơ bộ chiều sâu đáy đài và các kích thước........................................................... 212 Tính toán sức chịu tải cọc..................................................................................... 214 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc ..................................................................... 219 Tính toán cấu tạo đài cọc...................................................................................... 234 Kiểm tra cẩu, lắp cọc............................................................................................ 237 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 240 CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG .................................................................................................... 241 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH – NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1.1 Giới thiệu chung Cao ốc văn phòng 123 Nguyễn Đình Chiểu được xây dựng với quy mô 12 tầng (1 tầng hầm, trệt và 11 tầng lầu). Theo yêu cầu của chủ đầu tư và căn cứ theo quy định xây dựng hiện hành, công trình được thiết kế sao cho tiện nghi trong sử dụng, đảm bảo an toàn cho người sử dụng, đồng thời đảm bảo được tuổi thọ công trình. Nằm ở vị trí trung tâm của thành phố (Quận 3) giao thông đi lại thuận tiện, công trình đã cho thấy vị trí ưu thế của nó. Cao ốc đã thể hiện được tính ưu việt của một công trình hiện đại, vừa mang vẽ đẹp của kiến trúc, thuận tiện trong việc sử dụng và đảm bảo về kinh tế khi sử dụng. Hồ sơ thiết kế gồm: + + + + + + Hình 1.1 - Tổng quan công trình Thiết kế kiến trúc. Thiết kế cấp thoát nước. Thiết kế hệ thống truyền hình. Thiết kế cấp điện, điện thoại, thông gió. Thiết kế kết cấu, thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy Báo cháy tự động, chống sét và cấp điện của công ty điện lực được lập thuyết minh riêng. 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những Thành phố có tốc độ phát triển rất nhanh về kinh tế cũng như về khoa học kỹ thuật. Các hoạt động sản xuất kinh doanh ở đây phát triển rất mạnh, có rất nhiều Công ty, Nhà máy, Xí nghiệp, đặc biệt là các Khu Công Nghiệp, Khu Chế Xuất đã được thành lập. Vì vậy việc đáp ứng về nơi làm việc sao cho thuận tiện nhất cũng là một vấn đề cấp bách để xã hội phát triển. Đồng thời việc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước để phù hợp với xu thế thời đại đang được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, các công trình cao tầng dần dần thay thế cho các công trình thấp tầng đã và đang xuống cấp. Cao ốc văn phòng được thiết kế đáp ứng cho nhu cầu về nơi làm việc ổn định và thuận tiện nhất. Sau khi hoàn thành sẽ cung cấp được khoảng 58 văn phòng làm việc lớn nhỏ khác nhau. SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh 1.2 ĐẶC TRƯNG HIỆN TRẠNG KHU ĐẤT XÂY DỰNG Công trình nằm tọa lạc tại số 123 Nguyễn Đình Chiểu, Quận 3, TP Hồ Chí Minh. Nằm ngay trung tâm thành phố. Nằm trên khu đất 1032 m2. Giao thông ổn định, thuận tiện cho việc đi lại và công việc. Hình 1.2 - Địa điểm xây dựng 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH Công trình nằm trong khu vực TP Hồ Chí Minh nên chiu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa được chia thành 2 mùa rõ rệt: + Mùa nắng: Từ tháng 12 đến tháng 4 có: - Nhiệt độ cao nhất: 400C Nhiệt độ trung bình: 320C Nhiệt độ thấp nhất: 180C Lượng mưa thấp nhất: 0.1 mm. Lượng mưa cao nhất: 300 mm Độ ẩm tương đối trung bình: 85.5% + Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11 có: - Nhiệt độ cao nhất: 360C Nhiệt độ trung bình: 280C Nhiệt độ thấp nhất: 230C Lượng mưa trung bình: 274,4 mm SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng - GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (tháng 11) Lượng mưa cao nhất: 680 mm (tháng 9) Độ ẩm tương đối trung bình: 77.67% Độ ẩm tương đối thấp nhất: 74% Độ ẩm tương đối cao nhất: 84% Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày Lượng bốc hơi thấp nhất: 6.5 mm/ngày + Hướng gió: Hướng gió chủ yếu là Đông Nam và Tây nam với vận tốc trung bình 2.5 m/s, thổi mạnh nhất vào mùa mưa. Ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ (tháng 12-1). TP. Hồ Chí Minh nằm trong khu vực ít chịu ảnh hưởng của gió bão, chịu ảnh hưởng của gió mùa và áp thấp nhiệt đới. 1.3.1 Qui mô xây dựng + Diện tích chiếm đất xây dựng: 1032m2. + Tổng diện tích sàn XD: 6997m2. + Mật độ xây dựng: 49,8% 1.3.2 Chức năng sử dụng các tầng của công trình Hình 1.3 - Mặt đứng công trình + Tầng hầm: Có cao độ -4.0m so với code +0.00m. Đảm bảo không gian để xe cũng như bố trí hệ thống hạ tầng kỹ thuật. + Tầng 1: Cao 3.4m. Văn phòng ban quản lý toà nhà và sảnh chính. SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh + Tầng 2: Phòng họp đa năng, sảnh giải lao. + Tầng 3-14: Mỗi tầng gồm 5 phòng làm việc lớn nhỏ khác nhau. + Sân thượng: Bố trí 1 bể nước mái với dung tích mỗi bể là 131.4m3 được thiết kế nằm tại vị trí trục phục vụ nhu cầu sinh hoạt và phòng cháy chữa cháy. + Chiều cao công trình là 49.2m tính từ code +0.00m đến đỉnh mái. 1.3.3 Giải pháp giao thông + Giao thông đứng là 2 thang máy được đặt tại vị trí giữa trục 4 và trục 4 của công trình, có thể vận chuyển được 18 người cùng một lượt. + Giao thông ngang là sảnh thang máy và dãy hành lang dọc nằm giữa công trình dẫn đến các văn phòng làm việc. + Ram dốc xuống hầm đủ bề rộng cho hai làn xe lên xuống. + Về mặt giao thông đứng còn có cầu thang chữ X rất thuận tiện cho việc đi lại giữa các tầng được bộ được bố trí cạnh thang máy. 1.3.4 Giải pháp thông gió và chiếu sáng Toàn bộ mặt trước công trình trồng cây và để thoáng. Các cửa ở các mặt tiếp xúc với không gian bên ngoài được thiết kế bằng kính chống nắng cách nhiệt, cửa sổ giúp hấp thu tốt nhất ánh sáng tự nhiên, đem lại sức sống cho cả công trình. 1.3.5 Các hệ thống kỹ thuật a. Hệ thống điện: + Nguồn điện cung cấp cho công trình lấy từ mạng điện thành phố. Tất cả các thiết bị đều được đi ngầm và dẫn vào một hộp gen bên cạnh khu thang máy. Mỗi tầng đều có một phòng kỹ thuật điện nằm cạnh hộp gen. + Ngoài ra còn có máy phát điện dự phòng khi mất điện để vận hành thang máy và một số nhu cầu sinh hoạt khác. + Máy phát điện dự phòng 250KVA được đặt ở tầng hầm, để giảm bớt tiếng ồn và rung động không ảnh hưởng đến sinh hoạt. b. Hệ thống cấp - thoát nước: + Nguồn nước sử dụng cho công trình lấy từ nguồn nước thành phố, nước được bơm vào bể chứa ngầm sau đó bơm lên bể nước mái phục vụ nhu cầu dùng nước của cả cao ốc. + Các phễu thu được bố trí ở các sàn vê sinh, sân thượng, nước thải chảy vào các phễu thu được tập trung trong các hộp gen đặt ở mỗi khu và thoát ra cống thoát nước của thành phố sau khi qua khâu xử lý. SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh c. Phòng cháy chữa cháy: + Mỗi văn phòng đều được trang bị bình chữa cháy. Hệ thống cảm ứng cháy và phun nước tự động. + Dọc theo dãy hành lang cũng được lắp đặt hệ thống báo cháy tự động. Nguồn nước chữa cháy tạm thời được lấy từ bể nước mái. + Khu cầu thang bộ sẽ được sử dụng để thoát nạn khi xảy ra cháy. d. Thông tin liên lạc: + Đường truyền internet tốc độ cao tại mỗi căn hộ giúp dễ dàng kết nối, tải và gửi dữ liệu một cách nhanh chóng. + Truyền hình cáp giúp cho cuộc sống thú vị hơn. + Toàn bộ đường dây đều được đi ngầm và có chung khu xử lí trung tâm với hệ thống điện. e. Chiếu sáng nhân tạo và tự nhiên: + Việc chiếu sáng tự nhiên vào ban ngày thông qua các cửa, cửa sổ làm bằng kính cách nhiệt + Chiếu sáng nhân tạo là toàn bộ các thiết bị chiếu sáng trong từng văn phòng, hành lanh, sảnh, thang máy,… f. Xử lý rác thải: + Rác thải ở mỗi tầng được đổ vào Gen rác bố trí tại khu thang máy, có mở lỗ cửa ở phía sau để đảm bảo vệ sinh và mỹ quan. Rác sẽ được tập trung tại tầng hầm để chuyển ra khỏi công trình. + Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh 3 ngăn gồm bể chứa-lắng-lọc trước khi thoát vào hệ thống của thành phố. g. Chống sét: + Sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphire được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tránh nguy cơ bị sét đánh. 1.3.6 Giải pháp kết cấu Các hệ kết cấu BTCT toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu khung - lõi, hệ kết cấu khung – vách hỗn hợp, hệ kết cấu lõi – hộp Việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang( gió, động đất). Hiện nay trên thế giới sử dụng rất nhiều loại sơ đồ kết cấu, tuy nhiên thông dụng nhất hiện nay như: SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng + + + + GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Hệ khung chịu lực Hệ Khung – Vách chịu lực Hệ Khung - Lõi chịu lực. Hệ Lõi - Hộp chịu lực 1.3.7 Phân tích các dạng sơ đồ trên a. Hệ Khung: Được tạo thành từ các cấu kiện như thanh, cột, dầm liên kết cứng tại nút tạo thành các hệ khung phẳng hoặc khung không gian dọc theo các trục lưới cột trên mặt bằng nhà. Hệ khung chịu lực thuần túy có độ cứng uốn thấp theo phương ngang nên bị hạn chế sử dụng trong nhà có chiều cao trên 40m. Trong kiến trúc nhà cao tầng luôn có những bộ phận như hộp thang máy, thang bộ, … có thể sử dụng như lõi nên hệ kết cấu khung chịu lực thuần túy trên thực tế không tồn tại. b. Hệ Khung – Vách: Thường sử dụng cho những nhà có mặt bằng chữ nhật kéo dài, chịu lực chủ yếu theo phương ngang nhà. Các vách cứng được bố trí chủ yếu dọc theo phương ngang ngôi nhà. Kết cấu khung vách được sử dụng phổ biến hơn cả vì hệ này phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng. c. Hệ Khung - Lõi: Thường sử dụng cho các nhà có độ cao trung bình và thật lớn, có mặt bằng đơn giản dạng như hình chữ nhật, hình vuông. Hệ sàn các tầng được gối trực tiếp vào tường lõi hoặc qua các hệ cột trung gian. Phần lõi thường dùng để bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng. d. Hệ Lõi - Hộp: Hộp là những lõi có kích thước lớn thường được bố trí cả bên trong và gần biên ngôi nhà. Khác với hệ khung-lõi, hệ hộp chịu toàn bộ tải trọng đứng và ngang do sàn truyền vào, không có hoặc rất ít cột không gian đỡ sàn. 1.3.8 Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực của công trình + Công trình có mặt bằng hình chữ nhật: B x L = 14.4 x 34.9 m, tỉ số L/B = 2.42 chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 49.2 m. Công trình chịu tải trọng động đất cấp 7. + Trong thiết kế và xây dựng nhà cao tầng, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực hợp lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao, các điều kiện địa chất, thủy văn, bản đồ phân vùng động đất khu vực. SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh + Để đảm bảo độ cứng, hạn chế chuyển vị ngang, tránh mất ổn định tổng thể cần hạn chế chiều cao và độ mảnh (tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng công trình). + Các giải pháp kết cấu chính được chọn để sử dụng cho công trình: - Móng cọc ép bê tông cốt thép. - Kết cấu sàn sườn toàn khối. - Hệ chịu lực Khung - Lõi. 1.3.9 Cơ sở thiết kế Công việc thiết kế phải tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với nghành xây dựng. Những tiêu chuẩn sau đây được sử dụng trong quá trình tính: + + + + + + TCVN 356 –2005: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động. TCXD 198-1997: Nhà cao tầng –Thiết kế bêtông cốt thép toàn khối. TCXD 195-1997: Nhà cao tầng- thiết kế cọc khoan nhồi. TCXD 205-1998: Móng cọc- tiêu chuẩn thiết kế. TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió . 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). 1.3.10 Lựa chọn vật liệu: + Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt: + Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn. Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính. + Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp. + Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng rất 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 tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình. + Vật liệu có giá thành hợp lý: + Trong điều kiện tại Việt Nam hay các nước thì vật liệu BTCT hoặc thép là các loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng. SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Thiết kế sàn là nhiệm vụ đầu tiên của quá trình thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Vấn đề được đặt ra là việc lực chọn kết cấu cho sàn sao cho vừa hợp lý mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế. Trong quá trình thiết kế, tùy vào khẩu độ, kỹ thuật thi công, thẩm mỹ và yêu cầu kỹ thuật, người kỹ sư cần phải cân nhắc chọn lựa kết cấu sàn cho hợp lý nhất. Để đảm bảo các yêu cầu như trên, kết cấu sàn sườn là phương án hợp lý nhất áp dụng cho công trình. Dưới đây là toàn bộ quá trình thiết kế sàn tầng điển hình: 2.1 SƠ ĐỒ HÌNH HỌC Hình 2.1 - Mặt bằng sàn điển hình 2.2 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CẤU KIỆN Sơ bộ chọn kích thước hình học của các tiết diện là một công việc đầu tiên của thiết kế, qua quá trình thiết kế người kỹ sư cân nhắc lựa chọn tiết diện hợp lý hơn. Trước khi thiết kế sàn, ta tiến hành chọn sơ bộ: bề dày sàn và kích thước tiết diện dầm. 2.2.1 Bề dày sàn Dùng ô sàn lớn nhất: S5 kích thước 8550mm x 6800mm để tính. + Chọn bề dày sàn theo công thức sau: SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng hs = GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh D×l m Trong đó: m = 30-35 đối với bản dầm m = 40-45 đối với bản kê bốn cạnh D = 0.8-1.4 phụ thuộc vào tải trọng L : chiều dài cạnh ngắn của bản sàn Do đó: hs = 0.8 × 6800 = 136mm 40 Vậy để đảm bảo an toàn chọn bề dày sàn hs = 150mm để thiết kế 2.2.2 Kích thước tiết diện dầm Hình 2.2- Mặt bằng bố trí dầm Bảng 2.1- Kích thước tiết diện dầm ⎛ l l ⎞ hd = ⎜ : ⎟ ⎝ 18 12 ⎠ Tiết diện Kích thước ⎛1 2⎞ bd = ⎜ : ⎟ hd ⎝3 3⎠ D1 300x800 D2 300x650 D3 200x400 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh 2.2.3 Sơ đồ tính ô sàn Hình 2.3 - Sơ đồ tính ô sàn Tính ô sàn theo sơ đồ đàn hồi. Hầu hết bản được xem ngàm vào dầm chính và dầm phụ, vì theo cách chọn tiết diện ta luôn có hd L ≥ 3 và tỷ số 2 ≤ 2 (bản làm việc 2 phương). hs L1 Trong đó: hd : chiều cao dầm hs : chiều dày bản sàn. 2.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN Ô BẢN + Tải trọng tác động lên sàn tầng điển hình bao gồm tĩnh tải và hoạt tải. + Tĩnh tải và hoạt tải đã xác định như trong bảng sau, trong đó tĩnh tải tính toán gồm trọng lượng bản thân và trọng lượng tường trên bản. gs = gbt + gt Với: gs: Tổng tĩnh tải trên ô bản. gbt: Trọng lượng bản thân của sàn. gt: Trọng lượng bản thân của tường. + Nếu 1 ô bản chứa 2 phòng có hoạt tải ps khác nhau thì phân bố lại cho đều trên toàn bộ diện tích ô bản: ptb = p1 .S1 + p 2 .S 2 hoặc ta có thể lấy ô bản có ps lớn hơn để tính (thiên S1 + S 2 về an toàn). Với công trình này em chọn ps của ô bản lớn hơn để tính. p1, S1: tải phân bố trên diện tích 1 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh p1, S2: tải phân bố trên diện tích 2 2.3.1 Tĩnh tải Tĩnh tải tác động lên sàn tầng điển hình gồm có: trọng lượng bản thân sàn, trọng lượng bản thân của kết cấu bao che. Trọng lượng bản thân sàn là tải trọng phân bố đều của các lớp cấu tạo sàn, được tính theo công thức: g bt = ∑ hiγ i n Trong đó hi : chiều dày các lớp cấu tạo sàn γ i : khối lượng riêng n : hệ số tin cậy. Bảng 2.2 – Các lớp cấu tạo sàn văn phòng Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày (m) Trọng lượng riêng Trị tiêu chuẩn Hệ số Tính toán (KN/ m3 ) (KN/ m2 ) n (KN/ m 2 ) Lớp gạch lát nền 0.01 20 0.20 1.1 0.220 Lớp vữa lót gạch 0.04 18 0.72 1.3 0.936 Bản sàn 0.15 25 3.75 1.1 4.125 Lớp vữa trát trần 0.015 18 0.27 1.3 0.351 0.30 1.1 0.330 Hệ thống kỹ thuật Tổng SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 5.962 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Bảng 2.3 – Các lớp cấu tạo sàn vệ sinh Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày(m) Trọng lượng riêng (KN/ m ) Lớp gạch lát nền 0.02 Lớp vữa lót chống thấm, tạo dốc Trị tiêu chuẩn Hệ số Tính toán (KN/ m ) n (KN/ m ) 20 0.40 1.1 0.440 0.05 18 0.90 1.3 1.170 Bản sàn 0.15 25 3.75 1.1 4.125 Lớp vữa trát trần 0.015 18 0.27 1.3 0.351 0.30 1.1 0.330 3 2 Hệ thống kỹ thuật Tổng 2 6.416 + Ngoài ra trọng lượng bản thân gt của kết cấu bao che (các vách ngăn) được qui về tải t phân bố đều g qd theo công thức: g St = s gt n S t qd Trong đó: S t : Diện tích tường trên sàn (m2) S s : Diện tích sàn (m2) n : Hệ số vượt tải, lấy n = 1.2 g t = 18 (KN/m2): Các vách ngăn là tường gạch ống dày 100 + Theo mặt bằng sàn tầng điển hình trên chỉ có sàn S2 & S3 có tường trên sàn, kết quả tính toán g t theo bảng sau Bảng 2.4 – Trọng lượng bản thân gt Kích thước sàn Sàn Diện tích ( m2 ) gt (KN/m2) n gqđt (KN/m2) l1(m) l2(m) S2 6.80 8.30 56.44 18 1.2 0.89 S3 6.80 8.55 58.14 18 1.2 0.93 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 12 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh 2.3.2 Hoạt tải tc Hoạt tải tiêu chuẩn p của sàn được tra trong TCVN 2737-1995 dựa vào công năng của các ô sàn và có nhân thêm hệ số giảm tải ψ Theo TCVN 2737-1995 thì ψ A1 = 0.4 + 0.6 với A > A1 = 9m 2 đối với các phòng nêu ở A / A1 mục 1,2,3,4,5 ψ A = 0.5 + 2 0.5 với A > A2 = 36m2 đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 A / A2 Kết quả tính toán hoạt tải sàn được lập thành bảng Bảng 2.5 - Hoạt tải tính toán sàn Ô sàn Chức năng Diện tích ptc (m2) (KN/m2) n ψ Ptt (KN/m2) S1 Văn phòng làm việc 58.14 2 1.2 0.64 1.536 S2 Văn phòng làm việc&hành lang 56.44 3 1.2 1 3.600 S3 Văn phòng làm việc&hành lang 58.14 3 1.2 1 3.600 S4 Văn phòng làm việc 44.46 2 1.2 0.67 1.608 S5 Văn phòng làm việc 43.68 2 1.2 0.67 1.608 S6 Sảnh thang máy 17.16 3 1.2 1 3.600 S7 Nhà vệ sinh & hành lang 15.43 3 1.2 1 3.600 S8 Nhà vệ sinh 15.26 2 1.2 0.86 2.064 S9 Sảnh thang 9.29 3 1.2 1 3.600 S10 Ban công 16.8 4 1.2 1 4.800 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 13 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh 2.3.3 Tổng tải trọng tác dụng lên sàn Bảng 2.6 – Tổng tải trọng tác dụng lên sàn qs Tĩnh tải Ô sàn Hoạt tải qs = g s + ps gbt (kn/ m 2 ) gtuong (kn/ m 2 ) g s ( kn/ m2 ) ps (kn / m 2 ) (kn/ m 2 ) S1 5.962 - 5.962 1.536 7.498 S2 5.962 0.89 6.852 3.600 10.452 S3 5.962 0.93 6.892 3.600 10.492 S4 5.962 - 5.962 1.608 7.570 S5 5.962 - 5.962 1.608 7.570 S6 5.962 - 5.962 3.600 9.562 S7 6.416 - 6.416 3.600 10.016 S8 6.416 - 6.416 2.064 8.480 S9 5.962 - 5.962 3.600 9.562 S10 5.962 0.72 5.962 4.800 10.762 2.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG Ô BẢN Tùy vào loại bản mà nội lực trong bản sẽ khác nhau. Căn cứ vào tỷ số l2 , ta phân bản làm l1 hai loại + l2 < 2 : Bản kê bốn cạnh. l1 + l2 ≥ 2 : Bản loại dầm. l1 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 Trang 14 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh Bảng 2.7 – Phân loại sàn theo ô bản Ô sàn Loại l1 (m) l2 (m) l2 / l1 (m) S1 Bản kê ô số 9 6.80 8.55 1.26 S2 Bản kê ô số 9 6.80 8.30 1.22 S3 Bản kê ô số 7 6.80 8.30 1.26 S4 Bản kê ô số 9 5.20 8.55 1.64 S5 Bản kê ô số 9 5.20 8.30 1.59 S6 Bản kê ô số 9 3.30 5.20 1.58 S7 Bản dầm (sơ đồ tính 2 đầu gối tựa) 2.95 6.05 2.05 S8 Bản kê ô số 5 2.80 5.45 1.95 S9 Bản kê ô số 3 2.95 3.15 1.07 S10 Bản dầm (sơ đồ tính console) 1.2 12.0 8.57 2.4.1 Nội lực bản kê 4 cạnh Hình 2.4 - Ô số 9 Nội lực sàn M 1 , M 2 , M II được tính theo sơ đồ đàn hồi, ngàm 4 cạnh (ô số 9), ngàm 3 cạnh (ô số 7) , ngàm 2 cạnh (ô số 5) và ngàm 1 cạnh (ô số 3) chịu tải phân bố đều qs . Trong đó + Ô số 9: M 1 = m11.P , M 2 = m12 .P M I = k91.P M II = k92 .P SVTH: Nguyễn Văn Cảnh Trong đó: ( P = qs .l1.l2 ) MSSV:20761078 Trang 15 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS. Hồ Hữu Chỉnh + Ô số 7: M 1 = m71.P , M 2 = m72 .P M I = k71.P M II = k72 .P Trong đó: ( P = qs .l1.l2 ) + Ô số 5: M 1 = m51.P , M 2 = m52 .P M I = k51.P Trong đó: ( P = qs .l1.l2 ) + Ô số 3 M 1 = m31.P , M 2 = m32 .P M II = k32 .P Trong đó: ( P = qs .l1.l2 ) l2 : cạnh dài l1 : cạnh ngắn Các hệ số mij và kij được tra bảng và nội suy phụ thuộc vào loại ô bản Bảng 2.8 - Kết quả tính moment cho các ô bản kê bốn cạnh q Ô sàn (KN/ m 2 ) P (KN) l2 / l1 mij mij kij kij M1 M2 MI M II (kN) (kN) (kN) (kN) S1 7.498 483.89 1.26 0.0207 0.0131 0.0473 0.0297 10.02 6.34 22.89 14.37 S2 10.452 636.47 1.22 0.0205 0.0138 0.0470 0.0316 13.05 8.78 26.53 20.11 S3 10.492 657.97 1.26 0.0236 0.0129 0.0551 0.0262 15.53 8.49 30.25 17.24 S4 7.570 373.24 1.64 0.0203 0.0075 0.0447 0.0154 7.58 2.79 16.68 5.75 S5 7.570 362.33 1.59 0.0205 0.0081 0.0453 0.0179 7.43 2.97 16.41 6.49 S6 9.562 170.36 1.58 0.0205 0.0082 0.0455 0.0183 3.49 1.40 7.75 3.12 S8 8.480 141.99 1.95 0.0398 0.0152 0.0418 - 5.65 2.16 5.94 - S9 9.562 96.52 1.07 0.0301 0.0320 0.0877 2.91 3.09 - 8.46 SVTH: Nguyễn Văn Cảnh MSSV:20761078 - Trang 16