Tài liệu Thiết kế chung cư khu công nghiệp hòa khánh khối chung cư b1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP * THIẾT KẾ CHUNG CƯ KHU CÔNG NGHIỆP HÒA KHÁNH KHỐI CHUNG CƯ B1 Sinh viên thực hiện: LÊ KHẮC LẬP Đà Nẵng – Năm 2019 Chung cư Khu Công nghiệp Hòa Khánh – Khối Chung cư B1 DANH SÁCH HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU TRONG THUYẾT MINH Hình 3.1. Mặt bằng bố trí sàn tầng 5 Hình 3.2. Cấu tạo các lớp sàn 7 9 Hình 3.3. Column strip và Middle strip Hình 3.4. Mô hình không gian sàn tầng 5 trên phần mềm SAFE 12 128 Hình 3.5. Strip theo phương X (Strip A) 129 Hình 3.6. Strip theo phương Y (Strip B) 130 Hình 3.7. Strip theo cả 2 phương X và Y (Strip A & B) Hình 3.8. Biểu đồ moment của các strip A Hình 3.9. Biểu đồ moment của các strip B 131 132 133 Hình 4.1. Cấu tạo bậc thang Hình 4.2. Sơ đồ tĩnh tải bản thang Hình 4.3. Sơ đồ hoạt tải bản thang Hình 4.4. Cấu tạo bản chiếu nghỉ Hình 4.5. Nội lực bản chiếu nghỉ 15 16 16 17 18 Hình 4.6. Sơ đồ tính cốn thang Hình 4.7. Nội lực cốn thang 18 19 Hình 4.8. Sơ đồ tính DCN1 Hình 4.9. Nội lực DCN1 21 22 Hình 4.10. Sơ đồ tính DCT Hình 4.11. Nội lực DCT Hình 4.12. Sơ đồ tính DCN2 Hình 4.13. Nội lực DCN2 Hình 5.1. Mô hình 3D công trình 25 26 28 29 142 Hình 5.2. Tĩnh tải tác dụng lên khung trục B Hình 5.3. Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 5 Hình 5.4. Biểu đồ moment bao gồm tĩnh tải và hoạt tải của khung trục B Hình 5.5. Biểu đồ lực cắt bao gồm tĩnh tải và hoạt tải của khung trục B Hình 5.6. Biểu đồ lực dọc bao gồm tĩnh tải và hoạt tải của khung trục B 143 144 145 146 147 Hình 5.7. Phần tử dầm khung trục B Hình 5.8. Phần tử cột khung trục B Hình 6.1. Mặt bằng móng Hình 6.2. Sơ đồ bồ trí cọc móng M1 148 149 52 56 Hình 6.3. Sự làm việc của móng M1 57 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh Chung cư Khu Công nghiệp Hòa Khánh – Khối Chung cư B1 Hình 6.4. Sơ đồ tính toán chọc thủng móng M1 Hình 6.5. Kiểm tra móng M1 bị chọc thủng theo góc 45o Hình 6.6. Sơ đồ bồ trí cọc móng M2 63 64 69 Hình 6.7. Sự làm việc của móng M2 Hình 6.8. Sơ đồ tính toán chọc thủng móng M2 70 76 Hình 6.9. Kiểm tra móng M2 bị chọc thủng theo góc 45o Hình 7.1. Máy khoan cọc nhồi Hitachi KH125 77 79 Hình 7.2. Cần trục MKG-25BR 81 Hình 7.3. Trình tự thi công cọc khoan nhồi 82 Hình 7.4. Xe đổ bê tông Hình 7.5. Thể tích đất đào Hình 7.6. Thông số kỹ thuật ván khuôn gỗ phủ phim 83 87 91 Hình 7.7. Sơ đồ tính Hình 7.8. Bảng ước lượng tỷ lệ thép trong 1m3 bê tông Hình 7.9. Biểu đồ tiến độ và nhân lực bê tông móng Hình 8.1. Sơ đồ tính sườn dọc cột Hình 8.2. Vị trí và kích thước ô sàn điển hình tính toán ván khuôn 92 94 97 99 101 Hình 8.3. Sơ đồ tính xà gồ lớp 1 ván khuôn sàn Hình 8.4. Sơ đồ tính xà gồ lớp 2 ván khuôn sàn 101 102 Hình 8.5. Sơ đồ tính cột chống ván khuôn sàn Hình 8.6. Sơ đồ tính xà gồ lớp 1 đáy dầm chính 103 105 Hình 8.7. Sơ đồ tính xà gồ lớp 2 đáy dầm chính Hình 8.8. Sơ đồ tính sườn ngang thành dầm chính Hình 8.9. Sơ đồ tính xà gồ lớp 1 đáy dầm phụ Hình 8.10. Sơ đồ tính xà gồ lớp 2 đáy dầm phụ Hình 8.11. Sơ đồ tính sườn ngang thành dầm phụ 106 108 110 111 112 Hình 8.12. Sơ đồ tính console đỡ giàn giáo Hình 8.13. Biểu đồ moment hệ console Hình 8.14. Phản lực gối tựa hệ console Hình 8.15. Thép neo chờ sẵn ở sàn 114 115 115 116 Bảng 3.1. Phân loại sàn tính toán và chọn chiều dày các ô sàn Bảng 3.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân các lớp sàn Bảng 3.3. Tải trọng tường và cửa Bảng 3.4. Hoạt tải tác dụng vào sàn 8 9 9 10 Bảng 3.5. Tổng hợp tải trọng tác dụng vào sàn 10 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh Chung cư Khu Công nghiệp Hòa Khánh – Khối Chung cư B1 Bảng 4.1. Tĩnh tải bản chiếu nghỉ Bảng 5.1. Sơ bộ tiết diện cột Bảng 5.2. Sơ bộ tiết diện dầm 17 137 31 Bảng 5.3. Tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên sàn Bảng 5.4. Tổng hợp tải trọng tác dụng vào sàn 31 32 Bảng 5.5. Tải trọng truyền lên hệ dầm Bảng 5.6. Tải trọng tường tác dụng lên dầm tầng 1 33 33 Bảng 5.7. Tải trọng tường tác dụng lên dầm tầng 2 – tầng tum 34 Bảng 5.8. Tải trọng gió tĩnh phương X 140 Bảng 5.9. Tải trọng gió tĩnh phương Y Bảng 5.10. Kết quả dao động theo phương X Bảng 5.11. Kết quả dao động theo phương Y 140 140 141 Bảng 5.12. Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng Bảng 6.1. Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất Bảng 6.2. Nội lực tính toán móng M1 (kN-m) Bảng 6.3. Nội lực tiêu chuẩn móng M1 (kN-m) Bảng 6.4. Tính toán độ lún móng cọc 43 46 52 53 61 Bảng 6.5. Nội lực tính toán móng M2 (kN-m) Bảng 6.6. Nội lực tiêu chuẩn móng M2 (kN-m) 65 66 Bảng 6.7. Tính toán độ lún móng cọc Bảng 7.1. Thông số kỹ thuật máy KH-125 75 79 Bảng 7.2. Thông số kỹ thuật máy trộn bentonite Bảng 7.3. Các thiết bị điện và điện lượng Bảng 7.4. Thời gian các giai đoạn thi công cọc khoan nhồi. Bảng 7.5. Thông số kỹ thuật của búa phá bê tông TCB-200 Bảng 7.6. Thông số kỹ thuật của máy cắt bê tông HS-350T 80 80 83 84 85 Bảng 7.7. Khối lượng bê tông lót móng Bảng 7.8. Khối lượng công tác thành phần trên phân đoạn Pij Bảng 7.9. Chi phí lao động cho các công việc Bảng 7.10. Số thợ cho các tổ đội. Bảng 7.11. Xác định nhịp công tác của dây chuyền 93 95 95 95 95 Bảng 7.12. Nhịp công tác của các dây chuyền bộ phận Bảng 7.13. Tính giãn cách Bảng 8.1. Thông số kĩ thuật cột chống thép Bảng 9.1. Khối lượng các công việc 96 96 98 117 Bảng 9.2. Tính toán chi phí lao động cho công tác lắp dựng ván khuôn 118 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh Chung cư Khu Công nghiệp Hòa Khánh – Khối Chung cư B1 Bảng 9.3. Tính toán chi phí lao động cho công tác tháo dỡ ván khuôn Bảng 9.4. Tính toán chi phí lao động cho công tác cốt thép Bảng 9.5. Tính toán chi phí lao động cho công tác bê tông 118 118 119 Bảng 9.6. Tính toán nhịp công tác 120 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh Chương 1: GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1.1. Sự cần thiết về đầu tư xây dựng Những năm gần đây nền kinh tế Việt Nam phát triển mạnh, đặc biệt là Thành phố Đà Nẵng, cơ sở hạ tầng ngày càng phát triển rộng khắp, các tòa nhà cao tầng được xây dựng lên để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế. Công trình “Khối chung cư B1, Khu Chung cư Nhà ở Xã hội – Khu Công nghiệp Hòa Khánh” được xây dựng tại Đường số 4 KCN Hòa Khánh, Phường Hòa Khánh Bắc, Quận Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng, được xây dựng để đáp ứng một phần nhu cầu nhà ở cho công nhân của khu công nghiệp, đồng thời tạo vẻ mỹ quan cho thành phố. Công trình “Khối chung cư B1” gồm có 176 căn hộ, ki-ốt và nơi để xe. Đối tượng phục vụ của chung cư là công nhân viên chức của các xí nghiệp công nghiệp trong khu vực, có thu nhập trung bình khá và có nhu cầu về nhà ở. Kết cấu chịu lực chính của công trình là hệ khung bê tông cốt thép, tường xây gạch. Vì vậy, việc xây dựng công trình này là cần thiết đối với nhu cầu phát triển kinh tế và cảnh quan đô thị thành phố hiện nay. 1.2. Đặc điểm công trình 1.2.1. Quy mô công trình Tên công trình: “Khối chung cư B1, Khu Chung cư Nhà ở Xã hội – Khu Công nghiệp Hòa Khánh”. Địa điểm xây dựng công trình: Đường số 4, KCN Hòa Khánh. Công trình gồm có 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 11 tầng lầu và 1 tầng tum. 1.2.2. Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng Công năng sử dụng: - Tầng hầm: làm bãi đỗ xe, phòng máy bơm, kĩ thuật nước, kĩ thuật điện. - Tầng 1: sảnh chính, sảnh phụ, ki-ốt bán hàng, phòng ban quản lý. - Tầng 2-11: là khối nhà ở, mỗi tầng gồm 16 căn hộ. - Tầng tum: có phòng sinh hoạt cộng đồng và bồn nước mái. Trong mỗi căn hộ gồm có: - Phòng khách kết hợp với sinh hoạt chung 2 phòng ngủ: 1 phòng ngủ lớn có vệ sinh riêng dành cho người lớn, 1 phòng ngủ nhỏ dành cho trẻ em kết hợp gian bếp 1 phòng vệ sinh - 1 sân phơi - Nhà bếp được đặt ở vị trí thuận tiện cho việc nấu ăn và sinh hoạt của gia đình - Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 1 1.2.3. Giao thông trong công trình Giao thông theo phương ngang: mỗi tầng lầu có 2 hành lang giữa, hành lang này nối liền các căn hộ với cầu thang nằm giữa 2 hành lang. Giao thông theo phương đứng: - Thang máy được bố trí ở trung tâm công trình với 2 buồng thang. Đây là lối giao - thông chủ yếu theo phương đứng của công trình. Thang bộ được bố trí nằm cạnh thang máy và góc phía bắc mỗi tầng, đồng thời cũng là lối thoát hiểm của công trình. 1.2.4. Ánh sáng và thông thoáng tự nhiên Các phòng trong các căn hộ đều có cửa sổ hướng ra ngoài công trình, điều này làm cho các phòng ở được thông thoáng và đủ ánh sáng. Nhà bếp có cửa sổ hướng ra ngoài công trình để đảm bảo thông thoáng nhà bếp. 1.2.5. Khí hậu tại địa điểm xây dựng công trình 1.3. Các hệ thống kỹ thuật của công trình 1.3.1. Hệ thống cấp nước Nước từ hệ thống cấp nước của thành phố chảy vào bể chứa nước ngầm đặt phía dưới tầng hầm công trình (phần móng băng). Tại đây có bố trí trạm bơm để bơm nước lên hồ nước mái. Từ hồ nước mái, nước đi theo các ống cấp để vào từng căn hộ. 1.3.2. Hệ thống thoát nước Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được tập trung lại và chảy qua ống thoát nước vào trạm xử lý nước thải. Nước thải sau khi được xử lý sẽ chảy vào hệ thống cống thoát nước của thành phố. Nước mưa qua hệ thống ống dẫn sẽ chảy trực tiếp vào hệ thống cống thoát nước của thành phố. 1.3.3. Hệ thống điện Sử dụng nguồn điện khu vực: do thành phố cung cấp với hiện trạng nguồn điện sẵn có. Ngoài ra còn sử dụng nguồn điện dự phòng để đảm bảo cung cấp điện khi có sự cố. 1.3.4. Phòng cháy chữa cháy Vì là nơi tập trung đông người và là nhà cao tầng nên việc phòng cháy chữa cháy rất quan trọng. Công trình được trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy trên mỗi tầng và trong mỗi căn hộ, ki-ốt cũng như các phòng chức năng khác có lắp đặt thiết bị báo cháy và chữa cháy tự động trước khi có sự can thiệp của lực lượng chữa cháy. Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 2 Công trình có hệ thống chữa cháy tức thời được thiết lập với hai nguồn nước: Bể nước trên mái với 2 máy bơm chữa cháy động cơ xăng, các họng cứu hỏa đặt tại vị trí hành lang cầu thang, ngoài ra còn có hệ thống chữa cháy cục bộ sử dụng bình khí CO2. 1.4. Các hệ thống hạ tầng kỹ thuật liên quan Sân bãi, đường nội bộ từ 3 đường lớn vào công trình xử lý bằng cơ giới theo tiêu chuẩn kỹ thuật và đổ bê tông. Vỉa hè được lát gạch theo hệ thống vỉa hè chung cho toàn khu, đảm bảo tính mỹ quan cho toàn khu vực. Vườn hoa, cây xanh: trồng cây che nắng và gió, tạo khoảng xanh tô điểm cho công trình và khu vực. 1.5. Giải pháp kết cấu cho công trình Công trình có kết cấu chính là hệ khung chịu lực, sàn bê tông cốt thép đúc toàn khối. Tường xây để bảo vệ, che nắng, mưa, gió cho công trình. Vách bao che là tường 200mm được xây gạch ống, vách ngăn trong giữa các phòng là tường 150mm cũng được xây bằng gạch ống. Các sàn tầng bằng bê tông cốt thép, sàn mái có phủ vật liệu chống thấm. Móng, cột, dầm là hệ chịu lực chính cho công trình. Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 3 Chương 2: GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH VÀ NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN KẾT CẤU 2.1. Đặc điểm thiết kế nhà cao tầng Khi thiết kế nhà cao tầng ta phải quan tâm đến những vấn đề cơ bản sau: 2.1.1. Tải trọng ngang Tải trọng ngang: áp lực gió, động đất. Momen và chuyển vị tăng lên rất nhanh theo chiều cao. Nếu coi công trình như một thanh console ngàm tại mặt đất thì lực dọc tỉ lệ với chiều cao, momen do tải trọng ngang tỉ lệ với bình phương chiều cao H: qH 2 M = (tải trọng phân bố đều) 2 M = qH 3 (tải trọng phân bố tam giác) 3 Chuyển vị do tải trọng ngang tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc 4 của chiều cao: = qH 4 (tải trọng phân bố đều) 8 EJ 11qH 4 = (tải trọng phân bố tam giác) 120 EJ Do vậy, tải trọng ngang trở thành nhân tố chủ yếu khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng. 2.1.2. Hạn chế chuyển vị Theo sự tăng lên của chiều cao nhà, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh. Trong thiết kế kết cấu không chỉ yêu cầu thiết kế có đủ khả năng chịu lực mà còn yêu cầu kết cấu có đủ độ cứng chống lại lực ngang, để dưới tác dụng của tải trọng ngang, chuyển vị ngang của kết cấu hạn chế trong giới hạn cho phép. Những nguyên nhân cần hạn chế chuyển vị ngang: - Chuyển vị ngang làm kết cấu xuất hiện thêm các nội lực phụ, đặc biệt là kết cấu đứng: Khi chuyển vị tăng lên, độ lệch tâm tăng làm momen lệch tâm cũng tăng theo, và nếu nội lực tăng quá một giới hạn nhất định thì kết cấu không còn khả - năng chống đỡ, dẫn đến sụp đổ. Chuyển vị ngang quá lớn sẽ làm con người sinh sống và làm việc trong công trình cảm thấy khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến công tác và sinh hoạt. Làm tường và một số cấu kiện phi kết cấu, đồ trang trí bị nứt hoặc phá hỏng, làm cho ray thang máy bị biến dạng, đường ống điện nước bị phá hoại. Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 4 Do vậy cần hạn chế chuyển vị ngang nhà bằng cách bố trí hệ khung kết hợp vách cứng ở trung tâm. 2.1.3. Giảm trọng lượng bản thân kết cấu Xem xét từ sức chịu tải của nền đất, nếu cùng một cường độ thì giảm trọng lượng bản thân có thể tăng thêm một số tầng khác, hoặc làm giảm độ lún của công trình, hoặc làm giảm kích thước kết cấu móng. Xét về mặt dao động, giảm trọng lượng bản thân là giảm khối lượng tham gia dao động, giảm lực quán tính hay giảm tác động của gió động và động đất. Xét về mặt kinh tế, giảm trọng lượng bản thân giúp tiết kiệm vật liệu, giảm giá thành công trình, tăng không gian sử dụng. Từ những nhận xét trên, ta thấy trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng cần quan tâm đến giảm trọng lượng bản thân kết cấu. 2.2. Phân tích lựa chọn vật liệu Hiện nay, ở Việt Nam vật liệu dùng cho kết cấu nhà cao tầng thường sử dụng là kim loại (chủ yếu là thép) hoặc bê tông cốt thép. Công trình bằng thép hoặc các kim loại khác có ưu điểm là độ bền tốt, giới hạn đàn hồi và miền chảy dẻo lớn nên công trình nhẹ nhàng, đặc biệt là tính dẻo lớn, do đó công trình khó bị sụp đổ hoàn toàn khi có chấn động xảy ra. Nếu dùng kết cấu thép cho nhà cao tầng thì việc đảm bảo thi công tốt các mối nối là rất khó khăn, mặt khác giá thành công trình bằng thép thường cao mà chi phí cho việc bảo quản cấu kiện khi công trình đi vào sử dụng là rất tốn kém, đặc biệt với môi trường khí hậu Việt Nam. Công trình bằng thép kém bền với nhiệt độ, khi xảy ra hoả hoạn hoặc cháy nổ thì công trình bằng thép rất dễ chảy dẻo dẫn đến sụp đổ do thép có nhiệt độ nóng chảy thấp, khoảng 600oC là kết cấu thép bị chảy dẻo. Kết cấu nhà cao tầng bằng thép chỉ thực sự phát huy hiệu quả khi cần không gian sử dụng lớn, chiều cao nhà lớn (nhà siêu cao tầng), hoặc đối với các kết cấu nhịp lớn như nhà thi đấu, mái sân vận động, nhà hát, viện bảo tàng (nhóm các công trình công cộng)... Kết cấu bằng bê tông cốt thép làm cho công trình có trọng lượng bản thân lớn, công trình nặng nề hơn dẫn đến kết cấu móng phải lớn. Tuy nhiên, kết cấu bê tông cốt thép khắc phục được một số nhược điểm của kết cấu thép như thi công đơn giản hơn (vì không cần chế tạo các khớp nối, bản ghép, đường hàn...), vật liệu rẻ hơn, bền với môi trường và nhiệt độ, ngoài ra nó tận dụng được tính chịu nén rất tốt của bê tông và tính chịu kéo của cốt thép bằng cách đặt nó vào vùng kéo của cốt thép. Từ những phân tích trên, ta lựa chọn bê tông cốt thép là vật liệu cho kết cấu công trình. Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 5 2.3. Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu 2.3.1. Lựa chọn phương án kết cấu Từ thiết kế kiến trúc ta có thể lựa chọn một trong hai phương án sau: 2.3.1.1. Kết cấu thuần khung Dạng kết cấu này có không gian lớn, mặt bằng bố trí linh hoạt, có thể đáp ứng khá đầy đủ yêu cầu sử dụng công trình, nhưng nhược điểm của nó là độ cứng nhỏ, biến dạng lớn nên phải tăng kích thước các cấu kiện chịu lực lên dẫn đến lãng phí không gian, tốn vật liệu và ảnh hưởng đến thẩm mỹ và tính kinh tế của công trình. 2.3.1.2. Kết cấu khung và lõi Đây là dạng kết cấu hỗn hợp từ kết cấu khung và kết cấu lõi. Nếu sử dụng loại kết cấu này vừa có không gian sử dụng lớn vừa có khả năng chịu lực ngang lớn. Kết cấu khung lõi cứng bê tông cốt thép sử dụng rất phổ biến, ngoài ra khi dùng loại kết cấu này thì độ cứng của kết cấu được đảm bảo hơn. Lựa chọn: so sánh hai dạng kết cấu trên ta nhận thấy sử dụng kết cấu khung lõi kết hợp là thích hợp hơn đối với công trình. 2.3.2. Đề xuất phương án Công trình “Chung cư Khu công nghiệp Hòa Khánh” là công trình có chiều cao lớn với 1 tầng hầm. Từ những đặc điểm trên của công trình, ta chọn phương án: - Hệ khung – vách cứng - Giải pháp móng cho công trình: công trình là nhà cao tầng nên tải trọng truyền xuống móng rất lớn. Mặt khác, chiều cao công trình lớn đòi hỏi phải có độ ổn định cao để chiu tải trọng ngang (gió bão, động đất). Do vậy, phương án móng sâu là duy nhất hợp lý để chịu được tải trọng từ công trình truyền xuống. Đề xuất phương án móng cọc khoan nhồi vì có sức chịu tải cao nhờ có những cọc đường kính lớn, cắm sâu vào tầng đất đá cứng, thi công không ảnh hưởng đến các công trình xung quanh. 2.4. Nhiệm vụ tính toán kết cấu công trình Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này, với khối lượng phần tính toán kết cấu là 60%, nhiệm vụ của em được giao bao gồm: - Tính toán và bố trí cốt thép sàn tầng điển hình - Tính toán và bố trí cốt thép cầu thang bộ tầng điển hình - Tính toán và thiết kế cốt thép cho khung trục Tính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 6 Chương 3: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 3.1. Mặt bằng bố trí sàn tầng 5 Hình 3.1. Mặt bằng bố trí sàn tầng 5 3.2. Số liệu tính toán Bê tông sàn có cấp độ bền B30, đá 1x2: Rb = 17,0MPa; Rbt = 1,2MPa. Thép bản sàn dùng thép: - Ø ≤ 8 dùng thép AI: Rs = Rsc = 225MPa - Ø ≥ 10 dùng thép AII: Rs = Rsc = 280MPa Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 7 3.3. Sơ bộ chọn kích thước kết cấu Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: hb = D  l1 với hb ≥ hmin = 60mm. m - Bản kê 4 cạnh có m = 40 ÷ 45, chọn m = 40 - Bản kê loại dầm có m = 30 ÷ 35, chọn m = 30 l1: chiều dài cạnh ngắn ô sàn - D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 1 Bảng 3.1. Phân loại sàn tính toán và chọn chiều dày các ô sàn Kích thước (m) Tỉ số l1 l2 k= S1 1,3 8,05 6,19 x 1 30 0,043 0,1 S2 1,3 8,55 6,58 x 1 30 0,043 0,1 S3 1,3 8,05 6,19 x 1 30 0,043 0,1 S4 1,7 6,525 3,84 x 1 30 0,057 0,1 S5 3,675 8,05 2,19 x 1 30 0,123 0,12 Tên ô sàn l2 l1 Loại bản Bản Bản kê dầm D m Chiều dày sơ bộ (m) hb = Chọn hb (m) D  l1 m (Xem tiếp tại Phụ lục I, Bảng 3.1) 3.4. Xác định tải trọng Tĩnh tải: trọng lượng bản thân của bản BTCT và các lớp cấu tạo, trọng lượng bản thân phần tường ngăn, cửa (nếu có). Trọng lượng bản thân của BTCT và các lớp cấu tạo: gtc = δ.γ (kN/m2) ; gtt = n.gtc Trong đó: - δ: chiều dày lớp vật liệu, lấy theo mặt cắt cấu tạo sàn - γ: trọng lượng riêng lớp vật liệu, lấy theo sổ tay kết cấu - n: hệ số độ tin cậy, tra theo TCVN 2737:1995 Dựa vào cấu tạo các lớp bề dày sàn, ta có bảng tính tải trọng bản thân sàn và các lớp hoàn thiện. Các ô sàn có tường xây trực tiếp bên trên sẽ truyền tải trọng của nó lên sàn quy đổi thành lực phân bố đều. Hoạt tải sử dụng: Ta có: ptt = n.ptc (KN/m2) ptc: lấy theo TCVN 2737:1995 tùy theo công năng sử dụng của ô sàn n: hệ số độ tin cậy, tra theo TCVN 2737:1995 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 8 3.4.1. Tải trọng do trọng lượng bản thân các lớp sàn - SÀN LÁT GẠCH CERAMIC 600*600*10 - LÓT VỮA XI MĂNG MÁC 75 DÀY 15 - SÀN BTCT ĐÁ 1*2 B30 DÀY 100, 120 - LỚP VỮA TRÁT TRẦN MÁC 75 DÀY 15 Hình 3.2. Cấu tạo các lớp sàn Bảng 3.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân các lớp sàn Sàn dày 0,1m: δ (m) Các lớp cấu tạo STT γ gtc (KN/m3) (KN/m2) n gtt (KN/m2) 1 Gạch ceramic 0,01 22 0,22 1,1 0,242 2 Vữa lót 0,015 16 0,24 1,3 0,312 3 Sàn BTCT 0,1 25 2.5 1,1 2,75 4 Vữa trát trần 0,015 16 0,24 1,3 0,312 Tổng 3,616 Sàn dày 0,12m: δ (m) Các lớp cấu tạo STT γ gtc (KN/m3) (KN/m2) n gtt (KN/m2) 1 Gạch ceramic 0,01 22 0,22 1,1 0,242 2 Vữa lót 0,015 16 0,24 1,3 0,312 3 Sàn BTCT 0,12 25 3 1,1 3,3 4 Vữa trát trần 0,015 16 0,24 1,3 0,312 Tổng 4,166 3.4.2. Tải trọng tường và cửa Tải trọng 1m2 tường: gt =  n. . = 1,115  0,1 + 1,3 16  2  0,015 = 2, 274 ( KN / m 2 ) Tải trọng 1m2 cửa (ở đây dùng cửa kính pano gỗ): g c = 0,3  1,1 = 0,33 ( KN / m 2 ) Bảng 3.3. Tải trọng tường và cửa Ô sàn Tổng diện tích tường St Tổng diện tích cửa Sc Tổng tải tác dụng Tải trọng phân bố lên sàn S1 6,21 0 14,122 1,349 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 9 S2 9,9 0 22,513 2,025 S3 12,42 0 28,243 2,699 S4 18,81 0 42,774 3,856 S5 25,53 3,63 59,253 2,003 (Xem tiếp tại Phụ lục I, Bảng 3.3) Hoạt tải: ptt = n. ptc ( KN / m 2 ) ptc: được lấy theo TCVN 2737:1995 tùy theo công năng sử dụng của ô sàn n: hệ số độ tin cậy ptc < 2 KN/m2: n = 1,3 ptc ≥ 2 KN/m2: n = 1,2 Bảng 3.4. Hoạt tải tác dụng vào sàn Diện tích sàn (m2) ptc (KN/ m2 ) Sảnh 10,47 Sảnh Ô Chức năng bản sử dụng S1 S2 S3 S4 S5 ptc HSVT ptt (KN/ m2 ) HSGT ptc giảm ψA1 (KN/m2) (KN/ m2 ) n 3 1 3 3,00 1,20 3,60 4,7 3 1 3 Phòng ngủ 3,443 1,5 1 1,5 2,37 1,20 2,84 Phòng giặt 1,72 1,5 1 1,5 Phòng ngủ 3,228 1,5 1 1,5 1,50 1,30 1,95 Phòng ngủ 5,797 1,5 1 1,5 Phòng giặt 3,318 1,5 1 1,5 1,50 1,30 1,95 Phòng khách 21,306 1,5 0,79 1,18 Phòng ngủ 3,062 1,5 1 1,5 1,25 1,30 1,63 Nhà vệ sinh 2,905 1,5 1 1,5 (Xem tiếp tại Phụ lục I, Bảng 3.4) Bảng 3.5. Tổng hợp tải trọng tác dụng vào sàn Tĩnh tải tác dụng lên sàn (KN/m2) Tên Tải trọng bản thân BTCT ô sàn và các lớp cấu tạo Tải trọng bản thân tường ngăn + cửa Tĩnh tải tính toán Hoạt tải tính toán (KN/m2) S1 3,616 1,349 4,965 3,6 S2 3,616 2,025 5,641 2,84 S3 3,616 2,699 6,315 1,95 S4 3,616 3,856 7,472 1,95 S5 4,166 2,003 6,169 1,63 Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 10 (Xem tiếp tại Phụ lục I, Bảng 3.5) 3.5. Xác định nội lực Dùng phần mềm SAFE 2016 để tính toán nội lực của từng dải sàn (strip). Các bước lập mô hình tính toán hệ sàn phẳng bằng phần mềm SAFE 2016: 3.5.1. Lập mô hình Bước 1: Thiết lập hệ lưới (hệ trục định vị), chọn hệ đơn vị kN-m. Bước 2: Khai báo vật liệu gồm: Bê tông sàn cấp độ bền B30, trọng lượng riêng 25kN/m3, modul đàn hồi E=30000MPa. Thép bản sàn dùng thép: Trọng lượng riêng 78,5kN/m3, modul đàn hồi E=210000MPa. Bước 3: Khai báo tiết diện : Tiết diện sàn dày 100mm và sàn 120mm . Tiết diện dầm gồm: dầm 350x700mm và dầm 200x400 mm (tiết diện dầm chọn theo sơ bộ). Tiết diện cột gồm: cột 400x800mm (tiết diện cột theo sơ bộ). Tiết diện vách dày 200mm. - Bước 4: Định nghĩa tải trọng gồm: Tĩnh tải (TT) Hoạt tải (HT) Bước 5: Định nghĩa tổ hợp tải trọng. Tổ hợp cuối cùng = Linear Add của Tĩnh tải*1+Hoạt tải*1 Bước 6: Vẽ dựng mô hình sàn. 3.5.2. Đặt tải trọng vào sàn Tải trọng đã được tính toán ở các mục trước nên ở mục này ta không tính toán lại mà chỉ lấy kết quả để khai báo vào phần mềm. TT đặt tất cả các ô sàn tương ứng. HT phân làm hai trường hợp đặt tải là HT1 và HT2 đặt xen kẽ sẽ cho momen dương trong sàn lớn hơn trường hợp HT tác dụng lên toàn bộ mặt phằng sàn, do đó kết quả tính toán sẽ thiên về an toàn hơn. 3.5.3. Khai báo và vẽ các dải bản (strip) Vẽ các dải strip bản theo hai phương: MS là Middle strip (dải giữa nhịp), CS là Column strip (dải trên cột). Bề rộng các strip được lấy như hình sau: Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 11 Hình 3.3. Column strip và Middle strip Đối với kết cấu sàn sườn như trong công trình này, thông thường nội lực trong dải giữa nhịp lớn hơn dải trên cột, do đó có thể chỉ cần tính nội lực và cốt thép cho dải giữa nhịp rồi bố trí cho dải trên cột. Tuy nhiên để có cơ sở chính xác, thuyết minh này đã vẽ và tính toán cả dải giữa nhịp và dải trên cột, từ đó so sánh nội lực giữa các loại dải bản: - Phương X là các strip MSA đi qua giữa các bản Phương Y là các strip MSB đi qua giữa các bản Quy ước chiều vẽ các strip: - Strip phương X: vẽ từ trái sang phải - Strip phương Y: vẽ từ trên xuống dưới 3.5.4. Chạy chương trình và xuất kết quả phân tích Vị trí các strip và biểu đồ nội lực thể hiện tại Phụ lục I, Hình 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9. 3.6. Tính toán cốt thép sàn Dựa vào kết quả nội lực có được sau khi chạy chương trình SAFE, ta nhận thấy các dải Middle strip cho nội lực lớn hơn nhiều so với dải Column Strip. Để đơn giản, ta sử dụng nội lực trên dải Middle strip để tính toán, bố trí cốt thép cho nó và cả dải Column strip tương ứng. Lý thuyết tính toán cốt thép của từng dải như cấu kiện chịu uốn, có bề rộng b = 1m ở đây là bề rộng dải Middle strip. Ta lấy moment của dải chia cho bề rộng b = 1m của dải, ta được moment trong các dải theo đơn vị bề rộng b gọi là moment đơn vị, ký hiệu là M. Các bước tính thép bản: Dùng bê tông cấp độ bền B30, đá 1x2: Rb = 17,0 MPa ; Rbt=1,2 MPa. Thép bản sàn dùng thép: - Ø6 dùng thép AI: Rs = Rsc = 225 MPa - Ø ≥ 8 dùng thép AII: Rs = Rsc = 280 MPa Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 12 - abv = 15mm đối với sàn có chiều dày > 100mm → a = 20mm - abv = 10mm đối với sàn có chiều dày ≤ 100mm → a = 15mm Chiều cao làm việc: h0 = h – a Với bê tông cấp độ bền B30: tra bảng phụ lục 9A, “Sách tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép”. - Thép nhóm A-I: αR = 0,419 Thép nhóm A-II: αR = 0,409 Xác định αM:  M = M ; điều kiện hạn chế: αM ≤ αR (tránh phá hoại giòn). Rb .b.h02 Tính và kiểm tra hàm lượng cốt thép: min   = AStt 100%  max 1000h0 (Trong sàn μ = 0,3 ÷ 0,9% là hợp lý). Chọn sbt sao cho: - sbt ≤ stt ; - Thoả mãn điều kiện cấu tạo 70 ≤ sbt ≤ 200; - Thuận tiện thi công, lấy chẵn 10mm. Cốt thép trong bản sàn phải được đặt thành lưới. Đường kính cốt thép chịu lực: Ø6, 8, 10 … ≤ (hb/10). Kết quả tính toán được trình bày tại Phụ lục I. Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 13 Chương 4: TÍNH TOÁN CẦU THANG 4.1. Mặt bằng cầu thang Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang là α: h 170 = = 0,61  cos  = 0,848 b 280 Phân tích sự làm việc của kết cấu cầu thang: - Ô 1: là bản thang, liên kết ở 4 cạnh: cốn C1 hoặc cốn C2, tường, dầm chiếu nghỉ (DCN1), dầm chân thang (hoặc dầm chiếu tới) - Ô 2: là bản chiếu nghỉ, liên kết ở 4 cạnh: 2 cạnh liên kết với dầm chiếu nghỉ (DCN1) và dầm đỡ (DCN2), 2 cạnh còn lại liên kết với tường - Cốn C1 và C2 liên kết ở 2 đầu: gối lên dầm chiếu nghỉ (DCN1) và dầm chân thang (hoặc dầm chiếu tới) - Dầm chiếu nghỉ DCN1 liên kết ở 2 đầu: gối lên tường - Dầm chiếu nghỉ DCN2 liên kết ở 2 đầu: gối lên vách và cột 4.2. Tính toán các bản thang (Ô 1) 4.2.1. Sơ đồ tính Bản thang tính toán tương tự ô sàn, xem 4 biên là liên kết khớp, tùy thuộc vào tỉ số l2/l1 mà ta tính bản theo bản kê 4 cạnh hay bản loại dầm. Kích thước cạnh bản theo phương nghiêng (l2): tan  = - Đối với Ô 1: l2 = 3  3,54 ( m ) 0,848 Xác định sơ đồ làm việc của bản: - Đối với Ô 1: l2 3,54 = = 3,08 ⇒ tính bản loại dầm. l1 1,15 4.2.2. Xác định tải trọng 4.2.2.1. Tĩnh tải Cấu tạo bậc thang: Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 14 170 280 - ÑAÙ MAØI GRANITO DAØY 15mm VÖÕA XI MAÊNG M75 DAØY 75mm BAÄC XAÂY GAÏCH ÑAËC LÔÙP KEO KEÁT DÍNH DAØY 10mm BAÛN BTCT ÑAÙ 1x2 B30 DAØY 80mm VÖÕA XI MAÊNG TRAÙT M75 DAØY 15mm Hình 4.1. Cấu tạo bậc thang - Lớp đá mài granito: g1 = n. .  - b +h 2 2 = 1, 2  20  0,015  0,17 + 0, 28 0,17 + 0, 28 2 2 = 0, 495 (kN/m2) Lớp vữa lót: g 2 = n. .  - b+h b+h b +h 2 2 0,17 + 0, 28 = 1,3 16  0,02  0,17 + 0, 28 2 2 = 0,571 (kN/m2) Bậc xây gạch đặc: g3 = n.  b.h 2 b +h 2 2 = 1,118  0,17  0, 28 2 0,17 + 0, 28 2 - Lớp vữa xi măng: g 4 = n. . = 1,3 16  0,01 = 0, 208 (kN/m2) - Lớp bản BTCT: g5 = n. . = 1,1 25  0,08 = 2, 2 (kN/m2) - Lớp vữa trát mặt dưới: g6 = n. . = 1,3 16  0,015 = 0,312 (kN/m2) 2 = 1, 439 (kN/m2) Tổng cộng tĩnh tải trên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng: g1 = 0,495 + 0,571 + 1,439 + 0,208 + 2,2 + 0,312 = 5,225 (kN/m2) Sinh viên thực hiện: Lê Khắc Lập Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thạc Vũ – TS. Phan Quang Vinh 15