Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật công trình xây dựng: Thiết kế khu phức hợp Ngọc Châu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:109

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án "Thiết kế khu phức hợp Ngọc Châu" trình bày các nội dung: Tổng quan về công trình, tổng quan về kết cấu, thiết kế cầu thang, thiết kế sàn tầng điển hình, thiết kế khung không gian, thống kê và xử lý số liệu địa chất, thiết kế móng cọc ép.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật công trình xây dựng: Thiết kế khu phức hợp Ngọc Châu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU THUYẾT MINH Ngành : Kỹ thuật Công trình Xây dựng Chuyên ngành : Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp GVHD: Th.S NGUYỄN TRUNG HIẾU SVTH : LÊ MINH TÂM Lớp : XC14AG MSSV : 1431160067 TP. Hồ Chí Minh, 2020
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU MỤC LỤC Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Mở đầu ........................................................................................ Trang 4 1.2 Tổng quan về kiến trúc công trình 1.3 Giải pháp kiến trúc ....................................................................... Trang 6 1.4 Đặc điểm khí hậu ......................................................................... Trang 6 1.5 Các giải pháp kỹ thuật ................................................................. Trang 7 Chƣơng 2 : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU 2.1 Giải pháp kết cấu ......................................................................... Trang 8 2.2 Lựa chọn vật liệu ......................................................................... Trang 10 2.3 Các tiêu chuẩn áp dụng và nguyên tắc tính toán ........................... Trang 10 2.4 Lựa chọn phƣơng pháp tính toán .................................................. Trang 10 2.5 Số liệu tính toán ........................................................................... Trang 13 Chƣơng 3: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 3.1 Chọn loại vật liệu ......................................................................... Trang 14 3.2 Tính toán sàn tầng điển hình ........................................................ Trang 14 3.3 Xác định tải trọng tác dụng lên ô bản. .......................................... Trang 19 3.4 Tính toán nội lực và cốt thép sàn.................................................. Trang 22 3.5 Tính toán và cấu tạo cốt thép bản sàn.........................................Trang 25 Chƣơng 4: THIẾT KẾ CẦU THANG 4.1 Khái niệm chung. ......................................................................... Trang 31 4.2 Các thông số vât liệu. ................................................................... Trang 31 4.3 Cấu tạo cầu thang, tải trọng tác dụng và phƣơng pháp tính .......... Trang 31 4.4 Tính toán dầm chiếu nghỉ và dầm công xôn ................................. Trang 36 Chƣơng 5: THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN 5.1 Trình tự tính toán. ........................................................................ Trang 41 5.2 Xác định kích thƣớc hệ khung chịu lực chính của công trình........ Trang 41 5.3 Xác định các giá trị tải trọng tác dụng lên công trình.................... Trang 42 5.4 Xác định nội lực công trình (khung không gian) ......................... Trang 44 5.5 Các trƣờng hợp nội lực công trình. ............................................... Trang 59 5.6 Tính toán cột bêtông cốt thép cột có thép đối xứng khung trục C . Trang 61 5.7 Tính toán cốt thép cho dầm khung trục C ..................................... Trang 66 Chƣơng 6: THỐNG KÊ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 6.1 Công tác khảo sát hiện trƣờng ...................................................... Trang 72 6.2 Phƣơng pháp thí nghiệm đất trong phòng. .................................... Trang 72 6.3 Cấu tạo địa chất của công trình. ................................................... Trang 73 6.4 Tính chất cơ lý của các lớp đất. .................................................... Trang 74 6.5 Địa chất thủy văn. ........................................................................ Trang 74 Chƣơng 7: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP 7.1 Dữ liệu tính toán .......................................................................... Trang 76 7.2 Thiết kế cọc bê tông cốt thép ....................................................... Trang 77 SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 1
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU 7.3 Tính móng khung trục C .............................................................. Trang 82 7.4 Tính móng M2 cho cột C8 khung trục C ...................................... Trang 83 7.5 Tính móng M1 cho cột C3 và C13 khung trục C .......................... Trang 96 7.6 Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu lắp ............................................. Trang 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- TCVN 2737:1995 Tải Trọng Và Tác Động - Tiêu Chuẩn Thiết Kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1996. 2- TCVN 5574:2012 Kết Cấu Bêtông Cốt Thép -Tiêu Chuẩn Thiết Kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999. 3- TCXD 198:1997 Nhà Cao Tầng - Thiết Kế Kết Cấu Bêtông Cốt Thép Toàn Khối- NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999. 4- TCXD 45:1978 Tiêu Chuẩn Thiết Kế Nền Nhà Và Công Trình - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2002. 5- TCVN 10304:2014 Móng Cọc - Tiêu Chuẩn Thiết Kế. 6- Phân Tích và Tính Toán Móng Cọc – Võ Phán, Hoàng Thế Thao, Trƣờng ĐH Bách Khoa TP. HCM - NXB ĐH Quốc Gia TP. HCM, 2013. 7- Nền Móng – T.S Châu Ngọc Ẩn, Trƣờng ĐH Bách Khoa TP. HCM. 8- Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 (Phần Cấu Kiện Cơ Bản) – Nguyễn Thị Mỹ Thuý, Trƣờng ĐH Bách Khoa TP. HCM - NXB ĐH Quốc Gia TP. HCM. 9- Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (Phần Kết Cấu Nhà Cửa) - Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Huỳnh Chánh Thiên, NXB Đại Học và Trung Học chuyên nghiệp. 10 - Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Tập 2 (Phần Kết Cấu Nhà Cửa) – Võ Bá Tầm – NXB ĐH Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2003. 11 - Nguyễn Văn Hiệp - Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (Phần Cấu Kiện Đặc Biệt) - ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. 12 - Nguyễn Đình Cống - Sàn Bê Tông Cốt Thép Toàn Khối - NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2002. 13 - Thiết Kế Nhà Cao Tầng – Bộ Xây Dựng, Viện Khoa Học Xây Dựng SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 2
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU PHẦN I KIẾN TRÚC (5%) SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 3
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1.Mở đầu: Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng nhanh, mức sống của ngƣời dân ngày một nâng cao kéo theo đó là nhu cầu về sinh hoạt ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí cũng tăng lên không ngừng, đòi hỏi một không gian sống tốt hơn , tiện nghi hơn. Mặt khác, với xu hƣớng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nƣớc hoà nhập cùng xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tƣ xây dựng các công trình nhà ở nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho nhu cầu cuộc sống nghỉ ngơi của cán bộ công nhân viên công ty để nâng cao năng xuất lao động và tạo điều kiện tốt nhất cho cán bộ công nhân viên công ty tận tâm trong công việc vì vậy Dự án “Thiết kế khu phức hợp Ngọc Châu” đã đƣợc công ty thông qua và triển khai xây dựng. Bên cạnh đó, việc hình thành các văn phòng kết hợp nhà nghỉ không những đáp ứng đƣợc nhu cầu về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt cảnh quan đô thị mới của tỉnh tƣơng xứng với tầm vóc của một đất nƣớc đang trên đà phát triển, và góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng của tỉnh thông qua việc áp dụng các kỹ thuật, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế. Chính vì thế dự án Thiết kế khu phức hợp Ngọc Châu đƣợc ra đời và đó là một dự án thật sự thiết thực và khả thi. 1.2 Tổng quan về kiến trúc công trình: 1.2.1. Địa điểm xây dựng Khu phức hợp Ngọc Châu cho cán bộ công nhân viên tọa lạc tại số 86, đƣờng Nguyễn Trung Trực, Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang. 1.2.2. Quy mô công trình + Tòa nhà gồm 6 tầng với những đặc điểm sau : - Tầng trệt cao 3 m phục vụ để xe. - Lầu 1-2 cao 3.6 m - Lầu 3- 5 cao 3.3 m - Mặt bằng hình chữ nhật 16,4x28,25 m, đƣợc thiết kế thoáng mát, và hiện đại. - Tổng chiều cao công trình 20,1 m. SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 4
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Hình 1.1. Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình Hình 1.2. Mặt cắt tầng điển hình SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 5
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU 1.3 Giải pháp kiến trúc 1.3.1 Giải pháp mặt bằng Mặt bằng công trình đƣợc bố trí thuận lợi tạo điều kiện cho việc bố trí giao thông trong công trình, đồng thời có thể làm đơn giản hoá trong các giải pháp về kết cấu của công trình. Giao thông trên mặt bằng của các sàn tầng đƣợc thực hiện thông qua hệ thống sảnh hành lang. Công trình có một buồng thang máy và hai cầu thang bộ phục vụ cho việc giao thông theo phƣơng đứng. 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. Chức năng của các tầng nhƣ sau : + Tầng trệt là nhà để xe + Lầu 1  2 : Là các phòng làm việc + Lầu 3  5 : Là căn hộ. 1.3.2 Giải pháp mặt đứng 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 tạo thành mảng, trang trí độc đáo cho công trình. 1.4. Đặc điểm khí hậu tại thành phố Long Xuyên. Thành phố Long Xuyên nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. 1.4.1. Khí hậu thủy văn: - Khu vực nghiên cứu nằm trong thành phố Long Xuyên mang đặc trƣng gió mùa nóng ẩm, hàng năm chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mƣa. 1.4.2. Nhiệt độ không khí: - Nhiệt độ trung bình cao nhất: 29,1oC; - Nhiệt độ trung bình thấp nhất: 24,8oC; - Nhiệt độ tối cao tuyệt đối: 34,3oC; - Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối: 20,4oC; - Nhiệt độ bình quân tháng cao nhất là tháng 5: 28,0oC; - Nhiệt độ bình quân tháng thấp nhất là tháng 1: 24,8oC; 1.4.3. Lƣợng mƣa: - Lƣợng mƣa trung bình hàng năm là 1.358mm. - Số ngày mƣa bình quân 110ngày/năm. 1.4.4. Chế độ gió: Thành phố Long Xuyên chịu ảnh hƣởng của 2 hƣớng gió chủ đạo. - Gió mùa khô: Gió Đông Bắc; - Gió mùa mƣa: Gió Tây Nam; 1.4.5. Địa chất thuỷ văn: Với khí hậu vùng nhƣ trên, chúng ta chọn vật liệu chính xây dựng công trình là BTCT mác 350, tƣờng xây gạch không nung, cửa khung nhôm sơn tĩnh điện, các kết cấu bằng thép phải sơn chống rỉ rồi sơn hoàn thiện. Nền lát gạch Granite, tƣờng sơn nƣớc. 1.5. Các giải pháp kỹ thuật: SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 6
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU 1.5.1. Thông thoáng Ngoài việc thông thoáng bằng hệ thống cửa ở mỗi phòng, còn sử dụng hệ thống thông gió nhân tạo bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng theo các Gain lạnh về khu xử lý trung tâm. 1.5.2. Chiếu sáng Ngoài hệ thống đèn chiếu sáng ở các phòng và hành lang, khối nhà còn đƣợc chiếu sáng từ hệ thống lấy sáng bên ngoài (kính bao, cửa). Kết hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo để lấy sáng tối đa . 1.5.3. Hệ thống điện Hệ thống điện sử dụng trực tiếp hệ thống điện của thị xã, có bổ sung hệ thống điện dự phòng, nhằm đảo bảo cho tất cả các trang thiết bị trong tòa nhà có thể hoạt động đƣợc trong tình huống mạng lƣới điện thị xã bị cắt đột xuất. Điện năng phải bảo đảm cho hệ thống thang máy, hệ thống lạnh có thể hoạt động liên tục. Máy điện dự phòng 250KVA đƣợc đặt ở tầng ngầm, để giảm bớt tiếng ồn và rung động không ảnh hƣởng đến sinh hoạt. Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tƣờng. Hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 50A bố trí theo tầng và khu vực và bảo đảm an toàn khi có sự cố xảy ra. 1.5.4. Hệ thống cấp thoát nƣớc Nguồn nƣớc đƣợc lấy từ hệ thống cấp nƣớc thành phố dẫn vào hồ nƣớc ở tầng hầm qua hệ thống bơm bơm lên bể nƣớc tầng mái nhằm đáp ứng nhu nƣớc cho sinh hoạt ở các tầng. Nƣớc thải từ các tầng đƣợc tập trung về khu xử lý và bể tự hoại. Các đƣờng ống đứng qua các tầng đều đƣợc bọc gain, đi ngầm trong các hộp kỹ thuật. 1.5.5. Di chuyển và phòng hỏa hoạn Tòa nhà gồm 2 cầu thang bộ, 1 thang máy phục vụ bảo đảm thoát ngƣời khi hỏa hoạn. Tại mỗi tầng đều có đặt hệ thống báo cháy, các thiết bị chữa cháy. Dọc theo các cầu thang bộ đều có hệ thống ống vòi rồng cứu hỏa. Ngoài ra tòa nhà còn đƣợc đặt hệ thống chống sét. CHƢƠNG 2 SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 7
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU 2.1. Lựa chọn giải pháp kết cấu 2.1.1 Hệ kết cấu chịu lực chính Căn cứ vào sơ đồ làm việc thì kết cấu nhà cao tầng có thể phân loại nhƣ sau: - Các hệ kết cấu cơ bản : Kết cấu khung, kết cấu tƣờng chịu lực. - Các hệ kết cấu hỗn hợp : Kết cấu khung-giằng, kết cấu ống tổ hợp. - Các hệ kết cấu đặc biệt : Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép. Mỗi loại kết cấu trên đều có những ƣu nhƣợc điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình. 2.1.2. Hệ kết cấu sàn Trong công trình hệ sàn có ảnh hƣởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu. Việc lựa chọn phƣơng án sàn hợp lý là rất quan trọng. Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phƣơng án phù hợp với kết cấu của công trình. Ta xét các phƣơng án sàn sau: a. Hệ sàn sƣờn Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn. Ƣu điểm: - Tính toán đơn giản. - Đƣợc sử dụng phổ biến ở nƣớc ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công. Nhƣợc điểm: - Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất 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. - Không tiết kiệm không gian sử dụng. b. Hệ sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phƣơng, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m. Ƣu điểm: - Tránh đƣợc 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 yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nhƣ hội trƣờng, câu lạc bộ... Nhƣợc điểm: SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 8
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU - Không tiết kiệm, thi công phức tạp. - 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 lớn để giảm độ võng. c. Sàn không dầm (không có mũ cột) Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột. Ƣu điểm: - Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm đƣợc chiều cao công trình. - Tiết kiệm đƣợc không gian sử dụng. - Dễ phân chia không gian. - Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nƣớc… - Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa. - Việc thi công phƣơng án này nhanh hơn so với phƣơng án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép đƣợc đặt tƣơng đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản. - Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành. - Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình có chiều cao giảm so với phƣơng án sàn dầm. Nhƣợc điểm: - Trong phƣơng án này các cột không đƣợc liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phƣơng án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phƣơng ngang phƣơng án này kém hơn phƣơng án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu. - Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủngdo đó dẫn đến tăng khối lƣợng sàn. d. Sàn không dầm ứng lực trƣớc Ƣu điểm: Ngoài các đặc điểm chung của phƣơng án sàn không dầm thì phƣơng án sàn không dầm ứng lực trƣớc sẽ khắc phục đƣợc một số nhƣợc điểm của phƣơng án sàn không dầm: - Giảm chiều dày sàn khiến giảm đƣợc khối lƣợng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng nhƣ giảm tải trọng đứng truyền xuống móng. - Tăng độ cứng của sàn lên, khiến cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thƣờng. - Sơ đồ chịu lực trở nên tối ƣu hơn do cốt thép ứng lực trƣớc đƣợc đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm đƣợc cốt thép. Nhƣợc điểm: SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 9
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Tuy khắc phục đƣợc các ƣu điểm của sàn không dầm thông thƣờng nhƣng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phƣơng án này nhƣ sau: - Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu. - Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nƣớc chƣa sản xuất đƣợc. 2.1.3. Kết luận Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bƣớc cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình đƣợc lựa chọn nhƣ sau: - Kết cấu hệ khung - Kết cấu hệ sàn sƣờn 2.2. Lựa chọn vật liệu - Vật liệu xây có cƣờng độ cao, trọng lƣợng nhỏ, khả năng chống cháy tốt. - 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 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 trƣờng hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình. - Vật liệu có giá thành hợp lý. Nhà cao tầng thƣờng có tải trọng rất lớn. Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm đƣợc đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng nhƣ tải trọng ngang do lực quán tính. Trong điều kiện nƣớc ta hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là loại vật liệu đang đƣợc các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng. 2.3. Các tiêu chuẩn, quy phạm dùng trong tính toán - Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép TCVN 5574:2012. - Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737:1995. - Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 10304:2014. 2.4. Lựa chọn phƣơng pháp tính toán 2.4.1. Sơ đồ tính Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phƣơng pháp tính toán công trình. Khuynh hƣớng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trƣờng hợp riêng lẻ đƣợc thay thế bằng khuynh hƣớng tổng quát hoá. Đồng thời khối lƣợng tính toán số học không còn là một trở ngại nữa. Các phƣơng pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát vớithực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệphụ thuộc khác nhau trong không gian. Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng những SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 10
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU công nghệ mới để có thể sử dụng mô hình không gian nhằm tăng mức độ chính xác và phản ánh sự làm việc của công trình sát với thực tế hơn. 2.4.2. Các giả thuyết dùng trong tính toán nhà cao tầng Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kết ngàm với các phần tử cột ở cao trình sàn. Không kể biến dạng cong (ngoàimặt phẳng sàn) lên các phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong). - Bỏ qua sự ảnh hƣởng độ cứng uốn của sàn tầng này đến các sàn tầng kế bên. - Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang nhƣ nhau. - Các cột đều đƣợc ngàm ở chân cột ngay mặt đài móng. - Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào công trình dƣới dạng lực phân bố trên các sàn (vị trí tâm cứng của từng tầng) - Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem nhƣ là không đáng kể. 2.4.3. Phƣơng pháp tính toán xác định nội lực Hiện nay trên thế giới có ba trƣờng phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo ba mô hình sau: - Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phƣơng trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh. Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết đƣợc hệ có nhiều ẩn. Đó chính là giới hạn của mô hình này. - Mô hình rời rạc (Phƣơng pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tƣơng thích về lực và chuyển vị. Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết đƣợc tất cả các bài toán. Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu nhƣ ETABS, SAP, SAFE… - Mô hình rời rạc – liên tục (Phƣơng pháp siêu khối): Từng hệ chịu lực đƣợc xem là rời rạc, nhƣng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trƣợt xem là phân bố liên tục theo chiều cao. Khi giải quyết bài toán này ta thƣờng chuyển hệ phƣơng trình vi phân thành hệ phƣơng trình tuyến tính bằng phƣơngpháp sai phân. Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực. Giới thiệu về phƣơng pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) Trong các phƣơng pháp kể trên, phƣơng pháp phần tử hữu hạn hiện đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả do những ƣu điểm của nó cũng nhƣ sự hỗ trợ đắc lực của một sốphần mềm tính toán dựa trên cơ sở phƣơng pháp tính toán này. Theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn, vật thể thực liên tục đƣợc thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thƣớc càng nhỏ càng tốt nhƣng hữu hạn, chúng đƣợc nối với nhau bằng một số điểm quy định đƣợc gọi là nút. Các vật thể này vẫn đƣợc giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhƣng có hình dạng đơn giản và kích thƣớc bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ đƣợc xác lập trong lý thuyết đàn hồi). Các đặc trƣng cơ bản của mỗi phần tử đƣợc xác định và mô tả dƣới dạng các ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 11
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU mềm) của phần tử. Các ma trận này đƣợc dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dƣới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu. Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu đƣợc quy đổi về các thành các ứng lực tạicác nút và đƣợc mô tả trong ma trận tải trọng nút tƣơng đƣơng. Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút đƣợc xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút). Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút đƣợc liên hệ với nhau trong phƣơng trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu. Sau khi giải hệ phƣơng trình tìm đƣợc các ẩn số, ngƣời ta có thể tiếp tục xác định đƣợc các trƣờng ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã đƣợc nghiên cứu trong cơ học. Sau đây là thuật toán tổng quát của phƣơng pháp PTHH: Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lƣới các phần tử chọn trƣớc cho phù hợpvới hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán. Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọngnút, ma trận chuyển vị nút…) theo trục tọa độ riêng của phần tử. Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chungcủa cả kết cấu. Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó. Giải hệ phƣơng trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu. Từ chuyển vị nút tìm đƣợc, xác định nội lực cho từng phần tử. Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu. Thuật toán tổng quát trên đƣợc sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kếtcấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu. 2.4.4. Lựa chọn công cụ tính toán a. Phần mềm ETABS 9.7.4 Dùng để giải nội lực và phân tích động cho hệ công trình bao gồm các dạng và giátrị dao động, kiểm tra các dạng ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất. Do ETABS là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc nhập và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác. Dùng để giải nội lực cho các cấu kiện đơn giản của hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá trong quá trình tính toán. b. Một số lƣu ý Khi sử dụng các phần mềm SAP, ETABS… cần chú ý đến quan niệm từng cấu kiện của phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực khi đƣa vào mô hình. Quan niệm khối (solid): khi 3 phƣơng có kích thƣớc gần nhƣ nhau, và có kích thƣớc lớn hơn nhiều so với các phần tử khác. SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 12
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Quan niệm bản, vách (shell): khi kích thƣớc 2 phƣơng lớn hơn rất nhiều so với phƣơng còn lại. Quan niệm thanh (frame): khi kích thƣớc 2 phƣơng nhỏ hơn rất nhiều so với phƣơng còn lại. Quan niệm điểm (point): khi 3 phƣơng có kích thuớc gần nhƣ nhau, và có kích thƣớc rất bé. Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác. Do phần tử hữu hạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau. Nếu ta chia các cấu kiện ra nhƣng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng của chúng trong quan niệm tính, từ đó dẫn đến các kết quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi. 2.5. Số liệu tính toán 2.5.1.Vật liệu Bêtông và thép đƣợc chọn với các thông số nhƣ sau: Bêtông Mác 350 Cốt thép CI Cốt thép CIII Rb Rbt Rs Rs Rs R’s R (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2) 145 10,5 2250 2250 3650 3650 0.58 2.5.2. Tải trọng Kết cấu nhà cao tầng đƣợc tính toán với các loại tải trọng chính sau đây: - Tải trọng thẳng đứng (thƣờng xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn). - Tải trọng gió (gió tĩnh và nếu có cả gió động). -Ngoài ra khi có yêu cầu kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải đƣợc tính toán kiểmtra với các trƣờng hợp tải trọng sau: - Do ảnh hƣởng của sự thay đổi nhiệt độ. - Do ảnh hƣởng của từ biến. - Do sinh ra trong quá trình thi công. - Do áp lực của nƣớc ngầm và đất. Khả năng chịu lực của kết cấu cần đƣợc kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng, đƣợc quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành. SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 13
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU CHƢƠNG 3 SƠ BỘ BỐ TRÍ CỘT VÀ KÍCH THƢỚC TIẾT DIỆN THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 3.1. Chọn loại vật liệu Bêtông Mác 350 Cốt thép CI Cốt thép CIII Rb Rbt Rs R’s Rs R’s R 2 (kG/cm ) (kG/cm2) (kG/cm ) (kG/cm2) 2 (kG/cm ) (kG/cm2) 2 145 10,5 2250 2250 3650 3650 0.58 Bảng 3.1. Các thông số vật liệu chọn 3.2. Tính toán sơ bộ cột, dầm, sàn tầng điển hình 3.2.1. Mặt bằng cột, dầm sàn Hình 3.1. Mặt bằng dầm, sàn tầng điển hình SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 14
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Hình 3.2. Mặt bằng bố trí cột 3.2.2. Chọn sơ bộ kích thƣớc tiết diện cột. 3.2.2.1. Tiết diện cột: Công thức tính toán để chọn sơ bộ kích thƣớc cột: - Diện tích tiết diện cột chọn sơ bộ nhƣ sau: N k .ns .qs . As Ac  k  Rb Rb a/ Cột góc nhà Trong đó: k=(1.2÷1.3). chọn k = 1.3 n = 6 số sàn mà cột tầng trệt phải chịu lực qs  10  14kN / m 2 tổng các tải trọng tác dụng lên sàn Chọn: qs  14kN / m 2  3, 05 7,5  As   x   5, 71m 2  2 2  Rb=14.5MPa = 14500 kN/m2 (sử dụng bê tông cấp độ bền B25) N  k .ns .qs . As   1,3x6 x14 x5, 71  As  k     430cm 2 Rb  Rb   14500  + Chọn sơ bộ kích thƣớc của các cột góc nhƣ sau: bcg = 30cm; hcg = 30cm; Acg = 900cm2 b/ Cột cạnh nhà Trong đó: k=(1.1÷1.2). chọn k = 1.2 n = 6 số sàn mà cột tầng trệt phải chịu lực qs  10  14kN / m 2 tổng các tải trọng tác dụng lên sàn Chọn: qs  14kN / m 2 SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 15
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU  8, 4  8, 4 7,5  As   x   31,5m 2  2 2  Rb=14.5MPa = 14500 kN/m2 (sử dụng bê tông cấp độ bền B25) N  k .ns .qs . As   1, 2 x6 x14 x31,5  As  k     2189, 7cm 2 Rb  Rb   14500  + Chọn sơ bộ kích thƣớc của các cột góc nhƣ sau: bcg = 55cm; hcg = 55cm; Acg = 3025cm2 c/ Cột giữa nhà Trong đó: k= 1 n = 6 số sàn mà cột tầng trệt phải chịu lực qs  10  14kN / m 2 tổng các tải trọng tác dụng lên sàn Chọn: qs  14kN / m 2  8, 4  8, 4 7,5  7,5  As   x   63m 2  2 2  Rb=14.5MPa = 14500 kN/m2 (sử dụng bê tông cấp độ bền B25) N  k .ns .qs . As   1x6 x14 x63  As  k     3649, 6cm 2 Rb  Rb   14500  + Chọn sơ bộ kích thƣớc của các cột góc nhƣ sau: bcg = 60cm; hcg = 60cm; Acg = 3600cm2 3.2.3. Chọn sơ bộ kích thƣớc tiết diện dầm Kích thƣớc tiết diện dầm: - Căn cứ vào nhịp dầm để chọn chiều cao dầm + Dầm ngang: 1 1 1 1 h  (  )l  (  ) x7500  468  625mm 16 12 16 12 Chọn h=60cm Công thức tính toán để chọn sơ bộ chiều rộng dầm: 1 1 1 1 h  (  )hdc  (  ) x60  15  30mm 2 4 2 4 Chọn b=30cm + Dầm dọc: 1 1 1 1 h  (  )l  (  ) x8400  525  700mm 16 12 16 12 Chọn h=60cm Công thức tính toán để chọn sơ bộ chiều rộng dầm: 1 1 1 1 h  (  )hdc  (  ) x60  15  30mm 2 4 2 4 Chọn b=30cm SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 16
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Nhịp dầm Kích thƣớc tiết diện dầm Dầm Ld (m) bxh (cm) D1 8,4 30x60 D2 8,4 30x60 D3 7,5 30x60 Bảng 3.2. Chọn sơ bộ tiết diện dầm Ta chọn sơ bộ cột tầng trệt có 3 loại tiết diện: C1 (300×300)mm; C2 (550×550); C3 (300×400), C4 (600×600), C5 (200×400) Sau đó, cứ 3 tầng thay đổi giảm tiết diện 50×50mm, Nhƣ vậy thống kê toàn công trình theo tiết diện ta có: Tầng trệt – lầu 2 Lầu 3-5 Cột (mm) (mm) C1 300x300 300x300 C2 550x550 500x500 C3 300x400 300x300 C4 600x600 550x550 Bảng 3.3. Chọn sơ bộ tiết diện cột 3.2.4. Chọn bề dày bản sàn Chiều dày sàn : xác định sơ bộ theo công thức : Ô sàn có kích thƣớc 8400 x 7500mm nên ta chia ô sàn nhỏ lại để giảm chiều dày sàn xuống, ô sàn cạnh 8400 bổ sung dầm 300x600 chia ô sàn làm 2. Ta có Lngan 4200 hb ~  ~ 150mm 40 40 + Lngắn : cạnh ngắn của ô sàn (Lngắn = 4200mm) Trong đồ án này, ta chọn chiều dày chung cho cả sàn là : hb=15cm. 3.2.5. Phân loại ô bản sàn ld * Bản làm việc 2 phƣơng (bản kê 4 cạnh) khi: 2 l ng ld * Bản làm việc 1 phƣơng (bản dầm) khi: 2 l ng SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 17
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU Hình 3.3. mặt bằng ô sàn Làm việc L1 L2 Ô sàn Tỉ số L2/L1 STT L2/L1≤2 2P; L2/L1>2 1P (m) (m) 1 2 6 7 8 9 1 S1 0,600 7,550 12,58 1P 2 S2 0,600 8,100 13,5 1P 3 S3 0,600 7,550 12,58 1P 4 S4 2,200 2,700 1,23 2P 5 S5 3,950 7,200 1,82 2P 6 S6 3,950 7,200 1,82 2P 7 S7 3,950 7,200 1,82 2P 8 S8 3,950 7,200 1,82 2P 9 S9 3,950 7,200 1,82 2P 10 S10 3,950 7,200 1,82 2P SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 18
ĐỀ TÀI: KHU PHỨC HỢP NGỌC CHÂU 11 S11 1,200 3,050 2,54 1P 12 S12 2,700 7,100 2,63 1P 13 S13 3,950 7,100 1,8 2P 14 S14 3,950 7,100 1,8 2P 15 S15 3,950 7,100 1,8 2P 16 S16 0,500 3,950 7,9 1P 17 S17 1,650 2,100 1,27 2P 18 S18 3,950 7,100 1,8 2P 19 S19 3,900 7,100 1,82 2P 20 S20 0,700 7,100 10,14 1P 21 S21 0,600 7,550 12,58 1P 22 S22 0,600 3,350 5,58 1P 23 S23 0,600 8,050 13,42 1P Bảng 3.4. Phân loại ô sàn 3.3. Xác định tải trọng tác dụng lên ô bản 3.3.1. Tĩnh tải g: * Tải trọng thƣờng xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lƣợng bản thân các lớp cấu tạo sàn: gb = ngi.giTC trong đó: giTC : trọng lƣợng bản thân lớp cấu tạo thứ i; ngi : hệ số độ tin cậy thứ i. * Cấu tạo các lớp sàn : Hình 3.4. Cấu tạo sàn tầng điển hình SVTH: LÊ MINH TÂM LỚP XC14AG MSSV: 1431160067 Trang 19