Tài liệu Khu đô thị đại phú 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP KHU ĐÔ THỊ ĐẠI PHÚ 1 GVHD: TS. HÀ DUY KHÁNH SVTH: NGUYỄN VĂN TÂM MSSV: 10914083 SKL 0 0 4 3 3 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 MỤC LỤC CHƢƠNG 1KIẾN TRÚC ............................................................................................. 1 1.1. Giới thiệu về công trình. ............................................................................... 1 1.2. Giải pháp thiết kế .......................................................................................... 2 1.3. Hệ thống điện ................................................................................................ 2 1.4. Hệ thống chiếu sáng ..................................................................................... 2 1.5. Hệ thống cấp ,thoát nƣớc .............................................................................. 2 1.6. Cấp nƣớc ....................................................................................................... 2 1.6.1. Hệ thống phòng cháy, chữa cháy.................................................................. 3 1.6.2. Hệ thống thu lôi ............................................................................................ 3 1.6.3. Đặc điểm về khí hậu ..................................................................................... 3 1.6.3.1. Nhiệt độ : ............................................................................................... 3 1.6.3.2. Độ ẩm : .................................................................................................. 3 1.6.3.3. Mƣa : ..................................................................................................... 3 1.6.3.4. Gió: ........................................................................................................ 3 CHƢƠNG 2 KẾT CẤU ................................................................................................ 6 2. 1. Khái quát chung ............................................................................................ 6 2. 2. Lựa chọn sơ đồ tính ...................................................................................... 6 2. 3. Giải pháp kết cấu .......................................................................................... 7 2.3.1. Phƣơng án sàn ............................................................................................... 7 2.3.1.1. Sàn sƣờn toàn khối .................................................................................... 7 2.3.1.2. Sàn ô cờ ..................................................................................................... 7 2.3.1.3. Sàn phẳng (sàn không dầm) ...................................................................... 7 2.3.1.4. Kết luận ..................................................................................................... 8 2.3.2. Phƣơng án hệ kết cấu chịu lực ...................................................................... 8 2.3.2.1. Hệ khung chịu lực ..................................................................................... 8 2.3.2.2. Hệ vách cứng chịu lực: ............................................................................. 9 2.3.2.3. Hệ lõi cứng chịu lực. ................................................................................. 9 2.3.2.4. Hệ khung – vách chịu lực ......................................................................... 9 2.3.2.5. Hệ khung – lõi chịu lực:............................................................................ 9 2.3.2.6. Kết luận ................................................................................................... 10 2.3.3. Vật liệu sử dụng .......................................................................................... 10 2.3.3.1. Bê tông .................................................................................................... 10 2.3.3.2. Cốt thép ................................................................................................... 10 2.3.4. Tài liệu tham khảo ...................................................................................... 10 2.3.5. Chƣơng trình ứng dụng trong phân tích tính toán kết cấu .......................... 10 2. 4. 2.4.1. Tải trọng tác động ....................................................................................... 11 Tải trọng đứng ............................................................................................ 11 2.4.1.1. Tĩnh tải .................................................................................................... 11 2.4.1.2. Hoạt tải .................................................................................................... 11 2.4.2. Tải trọng ngang ........................................................................................... 11 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN SÀN ĐIỂN HÌNH .......................................................... 12 3.1. Sơ đồ sàn ..................................................................................................... 12 3.2. Cấu tạo ô sàn ............................................................................................... 13 3.2.1. Chọn sơ bộ kích thƣớc dầm ........................................................................ 13 3.2.1.1. Đối với dầm chính: ................................................................................. 13 3.2.1.2. Chọn sơ bộ kích thƣớc sàn ...................................................................... 13 3.3. Tải trọng truyền lên sàn .............................................................................. 14 3.3.1. Tĩnh tải: ....................................................................................................... 14 3.3.2. Hoạt tải: ...................................................................................................... 15 3.3.3. Xác định nội lực các ô sàn .......................................................................... 17 3.3.3.1. Liên kết của bản ...................................................................................... 17 3.3.3.2. Phân loại các ô sàn .................................................................................. 18 3.3.4. Tính toán ô bản 2 phƣơng ........................................................................... 18 3.3.4.1. Các công thức tính toán nội lực: ............................................................. 18 3.3.5. Tính nội lực ô sàn S4 .................................................................................. 18 3.3.6. Sàn bản dầm ................................................................................................ 21 3.4. Tính toán độ võng f .................................................................................... 28 CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ ............................................................. 30 4.1. Các đặc trƣng cầu thang ............................................................................. 30 4.2. Tính bản thang ............................................................................................ 31 4.2.1. Sơ đồ tính .................................................................................................... 31 4.2.2. Tải trọng tác dụng lên bản thang. ............................................................... 32 4.2.2.1. Cấu tạo. ................................................................................................... 32 4.2.2.1.1. Tĩnh tải bản chiếu nghỉ và chiếu tới ................................................ 32 4.2.2.1.2. Bản thang nghiêng ........................................................................... 32 4.2.2.2. Hoạt tải .................................................................................................... 33 4.2.2.3. Tổng tải trọng .......................................................................................... 33 4.2.3. Tính toán nội lực:........................................................................................ 33 4.2.4. Tính toán cốt thép cho bản thang................................................................ 36 4.2.5. Tính dầm chiếu tới. ..................................................................................... 36 4.2.5.1. Tải trọng và sơ đồ tính ............................................................................ 36 4.2.5.2. Tính toán cốt thép : ................................................................................. 37 4.2.5.3. Tính toán thép đai. .................................................................................. 38 CHƢƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NƢỚC MÁI ........................................ 40 5.1. Hình dạng, kích thƣớc bể nƣớc mái............................................................ 40 Chiều dài a .................................................................................................................. 40 5.2. Kiểm tra dung tích bể nƣớc ........................................................................ 40 5.3. TÍNH TOÁN BẢN THÀNH ...................................................................... 41 5.3.1. Tải trọng tác động và sơ đồ tính toán bản thành bể nƣớc.......................... 41 5.3.2. Tính toán nội lực và cốt thép cho bản thành............................................... 42 5.4. TÍNH TOÁN BẢN NẮP ............................................................................ 42 5.4.1. Mặt bằng bản nắp bể nƣớc.......................................................................... 42 5.4.2. Tải trọng tác động lên bản nắp: .................................................................. 43 5.4.3. Tính toán nội lực và cốt thép cho bản nắp .................................................. 44 5.4.4. Cốt thép xung quanh lỗ thăm dò ................................................................. 45 5.4.5. Kiểm tra độ võng bản nắp........................................................................... 45 5.5. TÍNH TOÁN ĐÁY BỂ ............................................................................... 46 5.5.1. Mặt bằng bản đáy bể nƣớc.......................................................................... 46 5.5.2. Tải trọng tác động lên bản đáy ................................................................... 46 5.5.3. Tính toán nội lực và cốt thép cho bản đáy .................................................. 47 5.5.4. Kiểm tra độ võng của bản đáy bể nƣớc ...................................................... 48 5.5.5. Kiểm tra nứt cho bản đáy bể nƣớc .............................................................. 49 5.5.5.1. Tính bề rộng khe nứt ở gối...................................................................... 50 5.5.5.2. Tính bề rộng khe nứt ở nhịp: .................................................................. 51 TÍNH TOÁN DẦM NẮP, DẦM ĐÁY ...................................................... 52 5.6. 5.6.1. Tải trọng tác dụng lên hệ dầm nắp ............................................................. 52 5.6.2. Tải trọng tác dụng lên hệ dầm đáy ............................................................. 54 CHƢƠNG 6 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ KHUNG ........................................... 57 6.1. Tổng quan về khung và hệ vách của nhà cao tầng ..................................... 57 6.1.1. 6.2. Nhận xét tổng quan về công trình:.............................................................. 57 VẬT LIỆU SỬ DỤNG ............................................................................... 59 6.2.1. Chọn sơ bộ kích thƣớc các cấu kiện. .......................................................... 59 6.2.1.1. Chọn kích thƣớc các phần tử dầm........................................................... 59 6.2.1.2. Chọn sơ bộ tiết diện cột .......................................................................... 60 6.2.1.2.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................. 60 6.2.1.2.2. Phân loại các loại nhóm cột ............................................................. 61 6.2.1.2.3. Tải truyền lên cột: ............................................................................ 62 6.2.1.2.4. Chọn tiết diện vách cứng. ................................................................ 69 6.3. 6.2.1.2.5. Tải trọng đứng tác dụng vào hệ khung. ........................................... 69 Gió động ..................................................................................................... 74 6.4. Mô hình phân tích kết cấu .......................................................................... 99 6.4.1. Tính toán côt thép cho khung ................................................................... 101 6.4.2. Tính thép cho dầm biên ............................................................................ 101 6.4.2.1. Tính thép dọc cho dầm .......................................................................... 101 6.4.2.2. Lý thuyết tính toán: ............................................................................... 101 6.4.2.3. Tính thép dọc dầm cho một trƣờng hợp cụ thể ..................................... 102 6.4.2.4. Đối với tiết diện giữa nhịp: ................................................................... 103 6.4.2.5. Đối với tiết diện tại gối: ........................................................................ 104 6.4.2.6. Tính toán cốt đai cho dầm ..................................................................... 128 6.4.3. Tính thép cho cột ...................................................................................... 128 6.4.3.1. Lý thuyết tính toán ................................................................................ 128 6.4.4. Tính vách cứng ......................................................................................... 143 CHƢƠNG 7 PHƢƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI .................................. 150 7.2.1. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền: ( TCVN 10304-2014) .. 160 7.2.2. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cƣờng độ đất nền( phụ lục G TCVN 10304-2014) 162 7.3.1. Tải trọng tính toán .................................................................................... 164 7.3.2. Xác định số lƣợng cọc cần thiết ............................................................... 165 7.3.3. Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, kiểm tra điều kiện sử dụng ...... 165 7.3.4. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣớc. ................ 168 7.3.5. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ................................................................. 170 7.3.6. Kiểm tra xuyên thủng ............................................................................... 171 7.3.7. Tính kết cấu đài ........................................................................................ 171 7.3.8. Kiểm tra bằng phần mền safe V12.3.2 ..................................................... 173 7.4.1. Tải trọng tính toán .................................................................................... 178 7.4.2. Kiểm tra sức chịu tải khi làm việc nhóm: ................................................. 181 7.4.3. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣớc. ................ 182 7.4.4. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ................................................................. 185 7.4.5. Kiểm tra xuyên thủng ............................................................................... 185 7.4.6. Tính kết cấu đài ........................................................................................ 186 7.5.1. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền: ( TCVN 10304-2014) .. 192 7.5.2. 2014) Sức chịu tải theo chỉ tiêu cƣờng độ đất nền( phụ lục G TCVN 10304.................................................................................................................. 193 7.5.3. Tính toán kết cấu móng lõi thang: ............................................................ 196 7.5.3.1. Tải trọng tính toán ................................................................................. 196 7.5.3.2. Tính toán sơ bộ số lƣợng cọc: ............................................................... 197 7.5.3.3. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc: ............................................................. 199 7.5.3.4. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣớc. .............. 200 7.5.3.5. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ............................................................. 203 7.5.3.6. Kiểm tra xuyên thủng............................................................................ 204 7.5.3.7. Tính toán thép cho đài móng ................................................................ 204 7.5.3.8. Tính thép đài ......................................................................................... 208 CHƢƠNG 8PHƢƠNG ÁN MÓNG CỌC VUÔNG BTCT ................................... 210 8.1. Tính toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi theo địa tầng hố khoan 1): 211 8.1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:............................................... 213 8.1.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : ............................... 214 8.1.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cƣờng độ của đất nền theo PHỤ LỤC G TCVN 10304-2014: ................................................................................................. 215 8.2. Thiết kế móng cho cột C11 thuộc khung trục A: ..................................... 219 8.2.1. Tải trọng tính toán .................................................................................... 219 8.2.2. Xác định số lƣợng cọc cần thiết ............................................................... 220 8.2.3. Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, kiểm tra điều kiện sử dụng ...... 221 8.2.4. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣ.ớc.................. 224 8.2.5. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ................................................................. 227 8.2.6. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc ................................................................... 228 8.2.7. Tính kết cấu đài ........................................................................................ 229 8.3. Thiết kế móng cho cột C34 thuộc khung trục A: ..................................... 230 8.3.1. Tải trọng tính toán .................................................................................... 230 8.3.2. Xác định số lƣợng cọc cần thiết ............................................................... 230 8.3.3. Xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, kiểm tra điều kiện sử dụng ...... 231 8.3.4. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣớc................... 235 8.3.5. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ................................................................. 238 8.3.6. Tính kết cấu đài ........................................................................................ 240 8.4. Móng lõi thang máy .................................................................................. 242 8.4.1. Tính toán khả năng chịu tải của cọc ép Theo địa tầng hố khoan 1) ........ 242 8.4.2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:............................................... 244 8.4.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền : ............................... 245 8.4.4. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cƣờng độ của đất nền theo PHỤ LỤC G TCVN 10304-2014: ................................................................................................. 247 8.4.5. Kiểm tra cẩu lắp ........................................................................................ 250 8.4.6. Tải trọng tính toán .................................................................................... 251 8.4.7. Tính toán sơ bộ số lƣợng cọc: .................................................................. 251 8.4.8. Kiểm tra khả năng chịu tải Rtc dƣới đáy móng khối quy ƣớc. ................ 253 8.4.9. Kiểm tra độ lún của móng cọc: ................................................................. 256 8.4.10. Kiểm tra xuyên thủng ............................................................................... 258 8.4.11. Tính toán thép cho đài móng .................................................................... 258 CHƢƠNG 1 KIẾN TRÚC 1.1. Giới thiệu về công trình. Chung cƣ 18 lầu, mỗi lầu gồm 12 căn hộ. Địa điểm xây dựng: ấp Tân Hòa, xã Đông Hòa, Huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dƣơng. Quy mô công trình: Diện tích khu đất: 39.6m × 27.8m= 1100 m2. - Chiều cao công trình: 59.75 m. - Công trình gồm 18 tầng trong đó có: o 1 tầng hầm chiều cao 3.35 m. o Tầng trệt, lầu 1 chiều cao 4m, tổng diện tích mặt bằng: 1100 m2. Diện tích tổng các căn hộ : 880 m2 chiếm 80% . Diện tích cầu thang + giếng trời + hành lang: 220 m2 chiếm 20% o Lầu 2-16 chiều cao 3.15m, tổng diện tích mặt bằng: 1010 m2. Diện tích tổng các căn hộ : 830.4 m2 chiếm 82.21% . Diện tích cầu thang + giếng trời + hành lang: 179.6 m2 chiếm 17.78% o 1 lầu sân thƣợng cao 3.15m và mái. 27800 13900 3200 13900 3400 6300 2000 6300 3200 S1 4200 S1 3400 S3 S3 D5 7500 D5 S2 S2 c c B B TUÛ PCCC P. KY?THUAÄT NÖÔÙC TUÛ PCCC RAÙC KHOÂ A 7100 A S1 S1 S1 D5 S3 S1 D5 3700 2000 S3 6700 S1 S3 D5 S1 S3 phoøng gen raùc P. KY?THUAÄT ÑIEÄN S1 7100 S1 D5 A 3401 B A c c S2 7500 S2 B D5 D5 S3 S3 4200 39600 saûnh taàng S1 S1 Hình 1.1 Hình.1 Mặt bằng tầng điển hình. 1 1.2. Giải pháp thiết kế Mặt bằng công trình có dạng hình chữ nhật cho nên công trình đƣợc thiết kế dƣới dạng hình chữ nhật chịu lực theo hai phƣơng, tạo nên vẽ thẩm mỹ cần thiết cho công trình, góp phần tô thêm vẽ đẹp cho nội ô thành phố. Toàn bộ tầng hầm đƣợc sử dụng làm gara xe, nhằm giải quyết tình trạng nhu cầu để xe hiện nay, ngoài ra còn có hệ thống kỹ thuật, hầm tự hoại, bể nƣớc ngầm…. Từ lầu 2÷16 đƣợc sử dụng phục vụ cho nhà ở cho các hộ gia đình. Mỗi hộ đều có phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn, bếp, vệ sinh và balcon riêng. Tòa nhà có một thang bộ và ba hầm thang máy nhằm giải quyết giao thông chính cho công trình, hệ thống giao thông này kết hợp với hệ thống sảnh hành lang của các sàn tầng tạo thành nút giao thông đặt tại trọng tâm của công trình. Trên mái bố trí bể nƣớc để cấp nƣớc sinh hoạt cho toàn bộ công trình và dự phòng chữa cháy. Mặt đứng công trình đƣợc tổ chức theo kiểu khối đặc chữ nhật, kiến trúc đơn giản phát triển theo chiều cao mang tính bề thế, hoành tráng. Cả bốn mặt công trình đều có các ô cửa kính khung nhôm, các ban công với các chi tiết cấu tạo thanh mảnh, trang trí độc đáo cho công trình. Hệ thống kỹ thuật chính trong công trình 1.3. Hệ thống điện Sử dụng nguồn điện khu vực do thành phố cung cấp. Ngoài ra công trình còn máy phát điện dự phòng ở tầng hầm đảm bảo cung cấp điện 24/24 giờ khi có sự cố mất điện xảy ra. Hệ thống điện đƣợc đi trong hộp kỹ thuật. Mỗi tầng có bảng hiệu điều khiển riêng can thiệp tới nguồn điện cung cấp cho từng phần hay khu vực. Các khu vực có thiết bị ngắt điện tự động để cô lập nguồn điện cục bộ khi có sự cố. 1.4. Hệ thống chiếu sáng Hầu hết các căn hộ, các phòng làm việc đƣợc bố trí có mặt thoáng không gian tiếp xúc bên ngoài lớn nên phần lớn các phòng đều sử dụng đƣợc nguồn ánh sáng tự nhiên thông qua các cửa kính bố trí bên ngoài công trình. Ngoài ra hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng đƣợc bố trí sao cho có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu chiếu sáng cần thiết. 1.5. Hệ thống cấp ,thoát nƣớc 1.6. Cấp nƣớc Nƣớc sử dụng đƣợc lấy về từ trạm cấp nƣớc thành phố, dùng máy bơm đƣa nƣớc từ hệ thống lên bể chứa nƣớc mái và hồ nƣớc ngầm. Hai bể nƣớc này vừa có chức năng phân phối nƣớc sinh hoạt cho các phòng vừa có chức năng lƣu trữ nƣớc khi hệ thống nƣớc ngƣng hoạt động, và quan trọng hơn nữa là lƣu trữ nƣớc cho phòng cháy chữa cháy. Thoát nƣớc Nƣớc thải công trình bao gồm nƣớc mƣa, nƣớc mặt và nƣớc thải từ các phòng vệ sinh. Nƣớc mƣa từ mái và balcon đƣợc thu vào ống nhựa PVC dẫn xuống hệ thống cống rãnh thoát nƣớc ngoài công trình và dẫn ra hệ thống thoát nƣớc chung của thành phố. 2 Nƣớc thải từ các khu vệ sinh đƣợc đƣa vào các bể bán tự hoại rồi dẫn vào bể chứa. Sau đó nƣớc sẽ đƣợc dẫn vào hệ thống thoát nƣớc chung của thành phố còn bùn cặn thì định kỳ sẽ đƣợc các xe chuyên dùng bơm hút đƣa ra ngoài công trình. Tất cả các ống đi trong hộp kỹ thuật có chỗ kiểm tra, sữa chữa khi có sự cố. 1.6.1. Hệ thống phòng cháy, chữa cháy Vì đây là nơi tập trung đông ngƣời và là nhà cao tầng nên việc phòng cháy chữa cháy rất quan trọng, đƣợc bố trí theo tiêu chuẩn quốc gia. Hệ thống báo cháy đƣợc đặt biệt quan tâm, công trình đƣợc trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy trên mỗi tầng và trong mỗi căn hộ, có khả năng dập tắt mọi nguồn phát lửa trƣớc khi có sự can thiệp của lực lƣợng chữa cháy. Các miệng báo khói và nhiệt tự động đƣợc bố trí hợp lý cho từng khu vực khi có sự cố xảy ra. 1.6.2. Hệ thống thu lôi Là một công trình cao tầng nên trên mặt bằng mái công trình đƣợc bố trí 5 cột thu lôi có nhiệm vụ dẫm sét xuống điện cực tiếp xúc với đất đảm bảo an toàn cho công trình khi có sự cố sét xảy ra. 1.6.3. Đặc điểm về khí hậu Công trình xây dựng thuộc huyện Dĩ An – tỉnh Bình Dƣơng, nên chịu ảnh hƣởng chung của khí hậu miền Nam. Đây là vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mƣa nhiều. Thời tiết trong năm chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mƣa và mùa khô. Mùa mƣa từ tháng 5  11, có gió mùa Đông Nam và Tây Nam. Mùa khô từ tháng 12  4, chịu ảnh hƣởng của gió mùa Đông Bắc. 1.6.3.1. Nhiệt độ : Nhiệt độ trung bình của vùng là 270C Nhiệt độ cao nhất vào tháng 4: 390C. Nhiệt độ thấp nhất vào tháng 12: 230C. 1.6.3.2. Độ ẩm : Độ ẩm trung bình của vùng là 79.5% Độ ẩm cao nhất vào tháng 9: 90%; Độ ẩm thấp nhất vào tháng 3: 65%. 1.6.3.3. Mƣa : Lƣợng mƣa trung bình hàng năm là 1979mm Tháng cao nhất: 300  338mm. Tháng thấp nhất: 3  12mm. 1.6.3.4. Gió: Khu vực tỉnh Bình Dƣơng thuộc khu vực vùng gió IA là khu vực đƣợc đánh giá là ít chịu ảnh hƣởng của gió bão. Thịnh hành trong mùa khô là gió Đông Nam chiếm 30  40%, gió Đông chiếm 20  30%. 3 4 27800 5 1350 4000 4000 3150 3150 3150 3150 3150 3150 3150 59750 3150 3150 3150 3150 3150 3150 3150 3150 3150 CHƢƠNG 2 KẾT CẤU 2. 1. Khái quát chung Lựa chọn hệ thống kết cấu chịu lực cho công trình có vai trò vô cùng quan trọng tạo tiền đề cơ bản cho ngƣời thiết kế có đƣợc định hƣớng thiết lập mô hình, hệ kết cấu chịu lực cho công trình nhằm đảm bảo yêu cầu về độ bền, độ ổn định phù hợp với yêu cầu kiến trúc, thuận tiện trong sử dụng và mang lại hiệu quả kinh tế nhất. Khi kiến trúc của công trình đã đƣợc chọn, thiết kế kết cấu đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau:  Chọn sơ đồ tính, các giả thiết tính toán.  Xác định các tải trọng tác động vào công trình.  Dựa vào các tải trọng tác động đã tính toán để xác định sơ bộ kích thƣớc của các cấu kiện.  Tính toán các chuyển vị ngang và tần số dao động riêng của công trình để chọn lại kích thƣớc tiết diện của các cấu kiện cho thỏa độ cứng ngang.  Xác định tải trọng tác động, ảnh hƣởng của gió động và động đất nếu có).  Tổ hợp tải trọng và xác định nội lực nguy hiểm xảy ra trong từng cấu kiện.  Tính toán khả năng chịu lực và ổn định của các cấu kiện. 2. 2.Lựa chọn sơ đồ tính Để tính toán nội lực trong các cấu kiện của công trình, nếu xét đến một cách chính xác và đầy đủ các yếu tố hình học của các cấu kiện thì bài toán trở nên rất phức tạp. Do đó, trong tính toán ta thay thế công trình thực bằng sơ đồ tính hợp lý đƣợc gọi là lựa chọn sơ đồ tính. Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hóa của công trình mà nó vẫn đảm bảo phản ánh đƣợc tƣơng đối chính xác với sự làm việc thực tế của công trình. Việc lựa chọn sơ đồ tính cho công trình có liên hệ mật thiết với việc đánh giá xem sơ đồ tính đó có đảm bảo phản ánh đƣợc chính xác sự làm việc của công trình trong thực tế hay không. Khi lựa chọn sơ đồ tính phải dựa trên nhiều giả thiết đơn giản hóa mà vẫn phải thỏa mãn các yêu cầu về độ bền, độ cứng, độ ổn định cũng nhƣ các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật khác. Với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án này sử dụng sơ đồ tính toán chƣa biến dạng hai chiều tức là sơ đồ đàn hồi phẳng. Hệ kết cấu gồm hệ sàn sƣờn toàn khối kết hợp với hệ khung – lõi cứng, tất cả các cấu kiện đều đƣợc cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối. Muốn chuyển từ sơ đồ thực tế về sơ đồ tính toán cần thiết phải thực hiện theo hai bƣớc sau: Bƣớc 1: Thay các thanh bằng các đƣờng không gian, đƣợc gọi là trục. Thay tiết diện của cấu kiện bằng các đại lƣợng đặc trƣng của vật liệu module đàn hồi E, moment quan tính J,… . Thay các liên kết tựa bằng các liên kết lý tƣởng. Đƣa các tải trọng tác dụng lên mặt cấu kiện về trục cấu kiện. Đây là bƣớc chuyển công trình thực về sơ đồ tính của công trình. 6 Bƣớc 2: Chuyển công trình thực về sơ đồ tính bằng cách bỏ qua thêm một số yếu tố giữ vai trò thứ yếu trong sự làm việc không gian của công trình. 2. 3.Giải pháp kết cấu Từ việc lựa chọn sơ đồ tính, ta đƣa ra các giải pháp kết cấu nhƣ sau: 2.3.1. Phƣơng án sàn Trong công trình, hệ sàn có ảnh hƣởng rất lớn đến sự làm việc không gian của kết cấu. Việc lựa chọn phƣơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng. Do vậy, ngƣời thiết kế cần phải có sự phân tích một cách đúng đắng và chính xác để lựa chọn ra phƣơng án phù hợp với kết cấu của công trình.  Ta xét các phƣơng án sàn sau: 2.3.1.1. Sàn sƣờn toàn khối Cấu tạo của hệ sàn sƣờn toàn khối gồm hệ dầm và bản sàn. Ưu điểm: Việc tính toán đơn giản, chiều dày bản sàn nhỏ nên tiết kiệm đƣợc vật liệu bê tông và cốt thép. Do vậy, sàn sƣờn toàn khối đƣợc giảm tải đáng kể do tải trọng bản thân sàn. Hiện nay, sàn sƣờn đã và đang đƣợc sử dụng phổ biến ở nƣớc ta cũng nhƣ các nƣớc khác với công nghệ thi công đa dạng, công nhân lành nghề và chuyên nghiệp nên thuận lợi cho việc lựa chọn kỹ thuật, tổ chức thi công. Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn lớn khi vƣợt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu nhƣng phía trên các dầm hầu hết là các tƣờng bao che tức là dầm đƣợc giấu trong tƣờng phân cách tách biệt các không gian nên vẫn tiết kiệm không gian sử dụng. 2.3.1.2. Sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phƣơng, chia bản thành các ô bản kê bốn cạnh. Ưu điểm: Tránh đƣợc trƣờng hợp có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm đƣợc không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình có yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nhƣ hội trƣờng, câu lạc bộ. Nhược điểm: Kỹ thuật thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh đƣợc những hạn chế do chiều cao dầm chính phải cao để giảm độ võng. 2.3.1.3. Sàn phẳng (sàn không dầm) Cấu tạo gồm bản sàn kê trực tiếp lên cột có mũ cột hoặc không có mũ cột . Ƣu điểm:  Chiều cao kết cấu nhỏ nên tăng đƣợc chiều cao thông thủy tầng.  Tiết kiệm đƣợc không gian sử dụng.  Dễ dàng phân chia không gian sử dụng.  Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa 68m). 7  Kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình kiến trúc hiện đại. Nhƣợc điểm:  Chiều dày sàn lớn nên tốn kém vật liệu, tải trọng bản thân lớn gây lãng phí.  Yêu cầu công nghệ và trình độ thi công tiến tiến.  Hiện nay, số công trình tại Việt Nam đƣợc sử dụng loại sàn này còn hạn chế, nhƣng trong tƣơng lai không xa sàn không dầm kết hợp với sàn ứng suất trƣớc sẽ đƣợc sử dụng một cách rộng rãi và mang lại hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật cho nƣớc ta. 2.3.1.4. Kết luận Căn cứ vào: - Mục đích sử dụng của công trình. - Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình. - Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên. - Thời gian và tài liệu có hạn. Đƣợc sự đồng ý của giáo viên hƣớng dẫn Ts.Hà Duy khánh, cuối cùng, sinh viên quyết định chọn phƣơng án Sàn sƣờn toàn khối để thiết kế cho công trình. 2.3.2. Phƣơng án hệ kết cấu chịu lực Căn cứ vào thiết kế kiến trúc của công trình nhƣ hình dáng và chiều cao công trình, không gian bên trong để ta chọn ra các giải pháp kết cấu nhƣ sau: 2.3.2.1. Hệ khung chịu lực Hệ khung đƣợc tạo thành bởi các thanh đứng là cột và các thanh ngang là dầm, liên kết cứng tại chỗ giao nhau của dầm và cột đƣợc gọi là nút. Các khung liên kết với nhau qua thanh ngang tạo thành hệ khung không gian của công trình. Hệ khung có bậc siêu tĩnh cao để khi chịu tải trọng ngang lớn, kết cấu có thể bị phá hoại ở một số cấu kiện mà không bị sụp đổ. Khung đƣợc thiết kế sao cho khớp dẻo đƣợc hình thành ở dầm trƣớc, sau đó mới đến cột để nếu khi có sự cố xảy ra thì phá hoại ở dầm xảy ra trƣớc khi phá hoại ở nút. Các dầm đƣợc cấu tạo sao cho sự phá hoại do uốn xảy ra trƣớc sự phá hoại do cắt. Ƣu điểm: - Bố trí không gian hợp lý, linh hoạt đáp ứng đƣợc các yêu cầu mà giải pháp kiến trúc đƣa ra. Hệ kết cấu này khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của hệ vách chịu lực là tạo ra đƣợc không gian tƣơng đối lớn. - Việc tính toán và thi công đơn giản. Nhƣợc điểm: - Hệ khung chịu lực làm việc không tốt lắm với tải trọng ngang chịu uốn kém , tính liên tục của khung cứng phụ thuộc rất nhiều vào độ bền và độ cứng của các nút khung. 8 Do vừa chịu tải trọng ngang vừa phải chịu tải trọng đứng nên hệ cột có kích thƣớc khá lớn ở các tầng dƣới ảnh hƣởng đến mỹ quan của công trình và làm giảm không gian sử dụng trong công trình. 2.3.2.2. Hệ vách cứng chịu lực: Trong kết cấu này, các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của công trình là các vách cứng phẳng bằng bê tông cốt thép. Hệ kết cấu vách cứng có thể đƣợc bố trí thành hệ thống theo một phƣơng hoặc hai phƣơng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm vách cứng thông qua các bản sàn đƣợc xem là tuyệt đối cứng. Ƣu điểm: - Do kết cấu gồm các mảng vách dày nên tạo đƣợc không khí thoáng mát cho các căn phòng bên trong công trình. - Phƣơng pháp và kỹ thuật thi công xây dựng khá đơn giản, dễ dàng. Nhƣợc điểm: - Kết cấu khá nặng nề, độ thông thoáng bên trong kém, khó tạo đƣợc không gian linh hoạt. - Tiến độ thi công chậm. 2.3.2.3. Hệ lõi cứng chịu lực. Thực chất, lõi cứng chính là các vách cứng liên kết lại thành hệ không gian kín. Hệ lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, diện tích kín hoặc hở có tác dụng nhận® toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Ưu điểm: Hệ lõi chịu lực có hiệu quả với công trình có độ cao tƣơng đối lớn, độ chống xoắn lớn. Tận dụng lõi cứng để bố trí cầu thang máy hoặc cầu thang bộ. Nhược điểm: Việc tính toán và thi công phức tạp, khó thực hiện. 2.3.2.4. Hệ khung – vách chịu lực Đây là kết cấu kết hợp khung bê tông cốt thép và vách cứng cùng tham gia chịu lực, lõi thang máy đƣợc xây bằng gạch. Hệ thống vách cứng thƣờng đƣợc tạo ra tại khu vực vệ sinh chung, hoặc các tƣờng biên là các khu vực có tƣờng liên tục nhiều tầng. Tuy có khó khăn hơn trong việc thi công nhƣng kết cấu loại này có nhiều ƣu điểm nhƣ: - Khung bê tông cốt thép chịu tải trọng đứng và một phần tải trọng ngang của công trình. - Vách cứng tham gia chịu tải trọng ngang cho công trình một cách tích cực. - Hệ kết cấu này sử dụng hiệu quả cho công trình cao đến 40 tầng. Ngoài ra, vách cứng cũng là kết cấu bao che và cách nhiệt rất tốt. 2.3.2.5. Hệ khung – lõi chịu lực: Đây là kết cấu kết hợp giữa khung bê tông cốt thép và lõi cứng cùng tham gia chịu lực. Lõi cứng thƣờng đƣợc tận dụng để bố trí cầu thang máy hay cầu thang bộ hoặc cả hai. Tuy có khó khăn và phức tạp trong công tác thi công nhƣng kết cấu loại này có nhiều ƣu điểm lớn nhƣ: - 9 - Khung bê tông cốt thép chịu tải trọng đứng và một phần tải trọng ngang của công trình. - Lõi cứng tham gia chịu tải trọng ngang cho công trình một cách tích cực. - Lõi cứng ở đây sẽ tận dụng lồng thang máy hoặc lồng thang bộ nên không ảnh hƣởng đến không gian sử dụng. Mặt khác, lõi cứng sẽ giảm đƣợc chấn động cho công trình khi thang máy hoạt động.Hệ kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các công trình cao đến 40 tầng. 2.3.2.6. Kết luận Căn cứ vào hồ sơ khảo sát địa chất, hồ sơ thiết kế kiến trúc, tải trọng tác động vào phƣơng án thiết kế kết cấu đƣợc chọn nhƣ sau: - Hệ khung bê tông cốt thép đổ toàn khối. - Phƣơng án thiết kế móng: móng cọc hai phƣơngng án cọc ép và cọc khoan nhồi . 2.3.3. Vật liệu sử dụng 2.3.3.1. Bê tông Bê tông sử dụng trong công trình là loại bê tông có cấp độ bền B25 với các thông số tính toán nhƣ sau: Cƣờng độ tính toán chịu nén: Rb = 14.5 MPa. Cƣờng độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1.05 MPa. Mô đun đàn hồi: Eb = 30000 MPa. 2.3.3.2. Cốt thép Cốt thép loại AI đối với cốt thép có Ø ≤ 10 . Cƣờng độ tính toán chịu nén: Rsc = 225 MPa. Cƣờng độ tính toán chịu kéo: Rs = 225 MPa. Cƣờng độ tính toán cốt ngang: Rsw= 175 MPa. Mô đun đàn hồi: Es =210000 MPa. Cốt thép loại AIII đối với cốt thép có Ø >10 . Cƣờng độ tính toán chịu nén: Rs = 365 MPa. Cƣờng độ tính toán chịu kéo: Rs = 365 MPa. Cốt thép Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa. 2.3.4. Tài liệu tham khảo TCVN: 2737:2006 Tải trọng và tác động. TCXD: 229:1999 Chỉ dẫn tính toán về thành phần động tải trọng gió theo tiêu chuẩn 2737:1995. TCXD: 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép-Tiêu chuẩn thiết kế. TCXD: 198: 1997 Nhà cao tầng-Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối TCVN: 10304: 2014 Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế. TCXD: 9386: 2012 Thiết kế công trình chịu động đất. 2.3.5. Chƣơng trình ứng dụng trong phân tích tính toán kết cấu Mô hình hệ kết cấu công trình : ETABS, SAFE. 10 Tính toán cốt thép và tính móng cho công trình: EXCEL và một số bảng tính tự lập. 2. 4.Tải trọng tác động 2.4.1. Tải trọng đứng Tải trọng đứng trên sàn gồm tĩnh tải và hoạt tải đƣợc lấy theo tiêu chuẩn TCVN 27372006. 2.4.1.1. Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên công trình bao gồm:  Trọng lƣợng bản thân công trình.  Trọng lƣợng các lớp hoàn thiện, tƣờng, kính, đƣờng ống thiết bị… 2.4.1.2. Hoạt tải Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên công trình đƣợc xác định theo công năng sử dụng của sàn ở các tầng. STT Công năng Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m2) 1 Phòng khách, Phòng ăn 1.5 2 Phòng ngủ, Phòng sinh hoạt 1.5 3 Phòng vệ sinh 1.5 4 Hành lang, Sảnh đợi 3 5 Gara ôtô 5 Bang 2.1 Tải trọng đứng từ sàn truyền vào khung đƣợc phân bố theo diện truyền tải. 2.4.2. Tải trọng ngang Do công trình có chịu động đất và có chiều cao hơn 40m nên tải gió tác dụng lên công trình bao gồm có thành phần tĩnh và thành phần động của tải gió theo tiêu chuẩn TCVN 27372006 và đƣợc hƣớng dẫn trong tiêu chuẩn TCVN 229-1999. Áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 55 daN/m². 11 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN SÀN ĐIỂN HÌNH PHƢƠNG ÁN : SÀN SƢỜN TOÀN KHỐI 3.1. Sơ đồ sàn Do sàn các tầng tƣơng tự nhau nên chọn sàn tầng 2 làm tầng điển hình để tính toán và bố trí cốt thép. Hình 3.1. Sơ đồ phân tích ô sàn. 12