Đang tải... (xem toàn văn)
lựa chọn giải pháp kết cấu dự án thiết kế và tổ chức thi công chung cư tái định cư thị trấn thường tín Hà Nội
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Chơng 2:Lựa chọn giải pháp kết cấu 2.1.Sơ phơng án kết cấu 2.1.1.phân tích dạng kết cấu khung *Khái quát chung: Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình( hệ chịu lực chính, sàn) có vai trò quan trọng tạo tiền đề để ngời thiết kế có đợc định hớng thiết lập mô hình, hệ kết cấu chịu lực cho công trình đảm bảo yêu cầu độ bền, độ ổn định phù hợp với yêu cầu kiến trúc, thuận tiện sử dụng đem lại hiệu kinh tế Trong thiết kế kế cấu nhà cao tầng việc chọn giải pháp kết cấu có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng, hình thể khối đứng, độ cao tầng, thiết bị điện, đờng ống, yêu cầu thiết bị thi công, tiến độ thi công, đặc biệt giá thành công trình làm việc hiệu kết cấu mà ta chọn 2.1.2.phơng án lựa chọn *Đối với nhà cao tầng sử dụng dạng sơ đồ chịu lực: Hệ têng chÞu lùc HƯ khung chÞu lùc HƯ lõi Hệ kết cấu khung vách kết hợp Hệ khung lõi kết hợp Hệ khung, vách lõi kết hợp *Hệ tờng chịu lực : Trong hệ kết cấu cấu kiện chịu tải trọng đứng ngang nhà tờng phẳng, Tải trọng ngang truyền đến tờng thông qua sàn đợc xem cứng tuyệt đối, Trong mặt phẳng chúng vách cứng (chính tờng) làm viƯc nh c«ng x«n cã chiỊu cao tiÕt diƯn lớn,Với hệ kết cấu khoảng không bên công trình phải phân chia thích hợp đảm bảo yêu cầu kết cấu, thiếu độ linh hoạt không gian kiến trúc Hệ kết cấu cấu tạo cho nhà cao tầng, nhiên theo điều kiện kinh tế yêu cầu kiến trúc công trình ta thấy phơng án không thoả mÃn *Hệ khung chịu lực Hệ đợc tạo cột dầm liên kết cứng nút tạo thành hệ khung không gian nhà, Hệ kết cấu tạo đợc không gian kiến trúc linh hoạt, Tuy nhiên tỏ hiệu tải trọng ngang công trình lớn kết cấu khung có độ cứng chống cắt chống xoắn không cao, Nếu muốn sử SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc dụng hệ kết cấu cho công trình tiết diện cấu kiện lớn, làm ảnh hởng đến tải trọng thân công trình chiều cao thông tầng công trình Hệ kết cấu khung chịu lực tỏ không hiệu cho công trình *Hệ lõi chịu lực Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hở có tác dụng nhận toàn tải trọng tác động lên công trình truyền xuống đất, Hệ lõi chịu lực có hiệu với công trình có ®é cao t¬ng ®èi lín, cã ®é cøng chèng xoắn chống cắt lớn, nhiên phải kết hợp đợc với giải pháp kiến trúc So sánh với đặc điểm kiến trúc công trình ta thấy sử dụng hệ lõi không phù hợp *Hệ kết cấu hỗn hợp khung- vách-lõi chịu lực Đây kết hợp hệ kết cấu đầu tiên, Vì phát huy đợc u điểm giải pháp đồng thời khắc phục đợc nhợc điểm giải pháp, Tuỳ theo cách làm việc khung mµ thiÕt kÕ ngêi ta chia lµm dạng sơ đồ tính: Sơ đồ giằng sơ đồ khung giằng, Sơ đồ giằng : Sơ đồ tính toán khung chịu phần tải trọng thẳng đứng tơng ứng với diện tích truyền tải đến tải trọng ngang phần tải trọng đứng kết cấu chịu tải khác nh lõi, tờng chịu lực Trong sơ đồ tất nút khung có cấu tạo khớp cột chịu nén Sơ đồ khung - giằng: Hệ kết cấu khung - giằng đợc tạo kết hợp khung vách cứng, Hai hệ thống khung vách đợc lên kết qua hệ kết cấu sàn Khung tham gia chịu tải trọng đứng ngang với lõi vách Hệ thống vách cứng đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức tạo điều kiện để tối u hoá cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột dầm, đáp ứng đợc yêu cầu kiến trúc Sơ đồ khung có liên kết cứng nút (khung cứng) Kết luận: Qua phân tích u nhợc điểm hệ kết cấu, đối chiếu với đặc điểm kiến trúc công trình ta thấy : kết hợp giải pháp kết cấu khung-vách-lõi chịu lực tạo biến dạng không đồng điệu có khả chịu tải cao cho công trình cao tầng cỡ trung bình ( nhỏ 20 tầng), Dới tác dụng tải trọng ngang khung chịu cắt chủ yếu tức chuyển vị tơng đối tầng nhỏ, tầng dới lớn hơn, lõi vách chịu uốn chủ yếu, tức chuyển vị tơng đối tầng lớn tầng dới,điều khiến cho chuyển vị công trình giảm chúng làm việc nhau, SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Với u điểm ta định chọn giải pháp kết cấu khung-vách-lõi chịu lực, làm việc theo sơ đồ hệ khung- giằng *Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu sàn Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh trờng hợp sau: Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) Hệ sàn nấm có chiều dày toàn sàn nhỏ, làm tăng chiều cao sử dụng dễ tạo không gian để bố trí thiết bị dới sàn (thông gió, điện, nớc, phòng cháy có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốt thép đổ bê tông thi công, Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm không phù hợp với công trình không đảm b¶o tÝnh kinh tÕ tèn vËt liƯu KÕt cấu sàn dầm Là giải pháp kết cấu đợc sử dụng phổ biến cho công trình nhà cao tầng,Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang công trình tăng chuyển vị ngang giảm, Khối lợng bê tông dẫn đến khối lợng tham gia dao động giảm, Chiều cao dầm chiếm nhiều không gian phòng ảnh hởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng, Tuy nhiên phơng án phù hợp với công trình bên dới dầm tờng ngăn , chiều cao thiết kế kiến trúc tới 3,2m nên không ảnh hởng nhiều Kết luận: Lựa chọn phơng án sàn dầm 2.1.3.kích thớc sơ kết cấu vật liệu: Chú ý: Các công thức chọn kích thớc sơ dùng cm Chọn chiều dày sàn Chiều dày chọn sơ theo công thức: Sơ lựa chọn theo c«ng thøc hb D *l m Víi : D = 0,8 - 1,4 l cạnh ngắn ô Theo mặt kết cấu, ô lớn (l1 x l2 = 4450x 4500); chän D = 0,9 với hoạt tải 300kg/m2 = 3.10-3 Mpa Với kê c¹nh chän m = 35 - 45, ta chän m =40 ta có chiều dày sơ sµn: hb D.l1 0,9.445 10,01cm m 40 Chän thống hb = 10 cm cho toàn mặt sàn, Chọn tiết diện dầm SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Chọn dầm ngang: - Các lớn AB- 9m , CD- 8m, tÝnh s¬ bé ld =900 cm Article I 1 900 900 l (90 75)cm ; 10 12 10 12 S¬ bé lùa chän theo c«ng thøc hdc Chän hdc =80 cm bdc (0,3 0,5).hdc (0,3 0,5).80 ( 24 40)cm Chän bdc= 40 cm Ta đợc: D1( 400x800) - Dầm nhịp nhá BC, víi l d = 300cm chän S¬ bé lùa chän theo c«ng thøc: hd 300 300 l (30 25)cm 10 12 10 12 Chän hdc =30 cm, chän bd = 22 cm §Ĩ tiƯn cho viƯc bè trÝ thÐp sau nµy chän : D2 (400x 400) Article II Chọn dầm dọc: - Nhịp dầm ld = 750 cm 1 750 750 l (62,5 37.5)cm 12 18 12 18 S¬ bé lùa chän theo c«ng thøc hd Chän hd = 50 cm, bd = 22 cm Ta đợc: D3( 220x500) Article III Chọn kết cấu lại: - Dầm bổ sung sàn D4 (220x300) - Dầm bổ sung tờng 110 D5 ( 110x220) - Dầm thang DT( 220x300) Chọn kích thớc tờng: Đợc xây chung quanh chu vi nhà, yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên tờng dày 220 xây gạch đặc Mác 75, Tờng có hai lớp trát dày x 15 Dùng ngăn chia không gian phòng, song tuỳ theo việc ngăn hộ hay ngăn hộ mà tờng 220 110, Tờng có hai lớp trát dày x 15 Chiều cao tÇng : Htêng = Ht- hd = 4200- 750 = 3450 Chiều cao tầng điển hình : Htờng = Ht- hd = 3200- 750 = 2450 Chän tiÕt diện cột Sơ lựa chọn theo công thức : Fb= k Trong đó: k hệ số(k=1,2 1,5) Rn=14,5 Mpa N Rn lấy k=1,5 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc N : lùc däc lín nhÊt cã thĨ xt hiƯn cột Tính gần N = n x q x S n số tầng S diện chịu tải q : Tải trọng sơ 1m2 sàn(q = 1200 Kg/m2 =0,012 Mpa) Dù kiÕn cét thay ®ỉi tiÕt diện lần tầng 1-2, tầng 3-10 tÇng sư dung tiÕt diƯn cét (cét trơc A D giống cột trục B C gièng ) Cét tÇng 1,2 : Chó ý: tính toán theo ô sàn lớn mà cột phải chÞu - Trơc A,D: S= 7,5 3,8 25,4m = 2 2,5.106 mm2 N= 10.2,5.106.0,012 = 2,9.106 ( N) Fb= 1,5 2,9.10 300.10 666 x 450mm 14.5 S¬ bé chän cét: C ( 600x800) - Trôc B,C S= 7.5 3.8 33,9m 33,9.10 mm 2 N= 10.33,9.10 0,012= 4,07.10 (N) Fb= 1,5 4,07.106 421.103 842 * 500mm2 14.5 S¬ chọn cột: C (600x900) Ngoài cột bỉ xung trơc A* - Ct( D= 600) 1*, 10* dïng cét Ccm Cét tõ tÇng 3-10: - Trơc A,D N= 8.2,5.10 6.0,012= 240.103 N Fb= - 1,5 240.10 24,8.10 550 x 450mm 14,5 S¬ bé chän cét: C ( 600x 700) Trôc B,C N= 8.33,9.10 60,012= 3,3.106 N Fb= 3,3.106 1,5 341.103 682 x500mm2 14,5 S¬ bé chän cét C (600x800) Tiết diện vách Vách có chiều cao chạy suốt từ móng lên mái có độ cứng không đổi theo chiều cao SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 10 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Độ dày v¸ch : 150 ht 20 (mm) Trong : ht chiều cao tầng nhµ cao nhÊt ht= 4,2 m t 210 mm , Chọn thoả mÃn điều kịên thoả mÃn yêu cầu kiến trúc , chọn vách có lõi dày t=220mm thể hình vẽ Kiểm tra điều kiện độ mảnh : cho tiết diện chữ nhật Với lo=0,7ht=0,7x4,2=2,94m =294cm t l o 294 13.4 gh 30 thoả mÃn điều kiện độ mảnh t 22 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 11 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc 2.2.tính toán tải trọng 2.2.1.Tĩnh tải : Ta không tính đến khung kết cấu BTCT : Bản, cột, dầm Vì ta tính toán nhập thông tin tính nội lực phần mềm Etabs sau Trọng lợng thân ô sµn : gts = nx x (kG/m2) n: hƯ số vợt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 : chiều dày sàn 10 cm : trọng lợng riêng vật liệu sàn Bảng 2.2:Bảng tính tĩnh tải sàn ở: (N/ Hệ số TảI trọng Cấu tạo lớp vợt tải (Mpa) (mm) mm3) Gạch lát 20 0,02 1,1 22.10-5 V÷a lãt 20 0,018 1,3 46,8.10-5 V÷a trát 15 0,018 1,3 35,1.10-5 Tổng 1,1.10-3 Trọng lợng thân sàn ban công: gi = niihI Bảng 2.3 Bảng tính tĩnh tải sàn ban công: (N/ Hệ số Cấu tạo lớp vợt tải (mm)) mm3) Gạch lát 20 0,02 1,1 Vữa lót chống thấm 20 0,018 1,3 Vữa trát 15 0,018 1,3 Tổng TảI trọng (Mpa) 22.10-5 46,8.10-5 35,1.10-5 1,1.10-3 B¶ng 2.4.B¶ng tÝnh tÜnh tải sàn vệ sinh: (N/ Cấu tạo lớp (mm) mm3) Gạch lát 10 0,02 Vữa lót 20 0,018 Vữa lót chống thấm 20 0,018 Vữa trát 15 0,018 Tỉng T¶I träng (Mpa) 22.10-5 46,8.10-5 46,8.10-5 35,1.10-5 1,5.10-3 Hệ số vợt tải 1,1 1,3 1,3 1,3 Bảng 2.5.Bảng tính tĩnh tải sàn mái: Cấu tạo lớp Vữa mặt tạo mặt nghiêng thoát nớc Gạch rỗng lớp cách nhiệt Vữa lót chống thấm (N/ (mm) 25 220 20 mm3) 0,018 0,015 0,018 HƯ sè vỵt t¶i 1,3 1,3 1,3 T¶I träng (Mpa) 0,585 4,29 0,468 SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 12 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Cấu tạo lớp (N/ (mm) 15 mm3) 0,018 Vữa chát Tổng Tĩnh tải tờng: Trọng lợng thân tờng 220: Bảng 2.6.Bảng tính tĩnh tải tờng 220 : (N/ Cấu tạo lớp (mm) mm3) Tờng gạch 220 0,018 Vữa trát bªn x 15 0,018 Tỉng HƯ sè vợt tải 1,1 1,3 Hệ số vợt tải 1,3 TảI träng (Mpa) 0,351 5,6.10-3 T¶I träng (Mpa) 436.10-5 70,2.10-5 5,1.10-3 Trọng lợng thân tờng 110: Bảng 2.7.Bảng tính tĩnh tải tờng 110 Cấu tạo lớp Tờng gạch Vữa trát bên Tổng (N/ (mm) 110 x 15 mm3) 1800 1800 Hệ số vợt tải 1,1 1,3 TảI trọng (Mpa) 268.10-5 70,2.10-5 3,38.10-3 Kể đến lỗ cửa tải trọng tờng 220 tờng 110 nhân víi hƯ sè 0,7: Têng 220 : 506,2 x0,7 =354 10-5 Mpa Têng 110: 338 x 0,7 = 237 10-5 Mpa Tĩnh tải cầu thang: Sơ chọn bề dày thang cm, dựa vào chiều cao tầng H=3,2m chiều dài L=2,5m vế thang ta chọn chiỊu cao bËc thang lµ h=150mm,réng bËc thang b=250 -DiƯn tích dọc bậc thang : SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 13 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Hình vẽ cầu thang Mặt đá: ( A B) g1 1,1 da A B 1,1 20 (250 150) 250 150 0,022 60.10 ( Mpa) V÷a g1 1,3 v lãt: ( A B) A B v 1,3 20 ( 250 150) 250 150 0,018 64.10 ( Mpa) -Chiều dày qui đổi bậc gạch, ( A B) (250 150) g1 1,1 g 1,1 0,018 125.10 ( Mpa) 2 2 2 A B 250 150 Vữa trát: qtt=1,3 x x =1,1 x 15 x 0,018 = 35.10-5 Mpa g = 160.10-5 Mpa Bảng 2.8.Bảng tĩnh tải chiếu nghỉ: Cấu tạo lớp (N/ (mm) mm3) Lát gạch Ceramic 20 0,02 Vữa ximăng M75# 20 0,02 Vữa trát trần 15 mm 15 0,018 Tỉng tÜnh t¶i chiÕu nghØ HƯ số vợt tải 1,1 1,3 1,3 TảI trọng (Mpa) 484.10-5 468.10-5 351.10-5 1,3.10-3 Khối lợng cấu kiện khác m dài: Dầm nhịp lớn có kích thíc bxh = 300x750 G=1,1 x 25000 x 0,3 x 0,75+351 x (0,3+2*0,75)= 6710 N/m Dầm nhịp nhỏ cã kÝch thíc bxh = 220x300 G=1,1 x 25000 x 0,22 x 0,3+351.(0,22+2 x 0,3)= 2100 N/m DÇm phơ cã kÝch thíc bxh = 220x450 G=1,1 x 25000 x 0,22 x 0,45+351x(2x 0,45+ 0.22)= 3040 N/m DÇm thang cã kÝch thíc bxh = 220x300 G=1,1 x 2500 x 0,22 x 0,3+35,1(0,22+2 x 0,3) = 210 kg/m= 2100 N/m Dầm bổ sung vị trí tờng 110:110x300 G=1,1 x 25000 x 0,11x 0,3+351 x x 0,3 = 1120 N/m Cét trơc biªn T1,2: bxh = 500x700 G=1,1 x 25000 x 0,5 x 0,7+2 x 351.(0,5+0,7)= 95000 N/m SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2 14 đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc Cột trục T1,2: bxh = 500x850 G=1,1 x 2500 x 0,5x 0,85 +351.2.(0.2+ 0.85)= 19,1.10 N/m Cét trơc biªn T3 lªn: bxh = 500x550 G=1,1 x 25000.0,5 x 0,55 x 35,1(0,5+0,55)= 8160 N/m Cột trục T3 lên: bxh = 700x500 G=1,1x 25000 x 0,7 x 0,5+2 x 351.(0,7+0,5) =10,5.10 N/m 2.2.2.Hoạt tải: Tải trọng hoạt tải ngời phân bố sàn tầng đợc lấy theo bảng mẫu tiêu chuẩn TCVN: 2737-95 Bảng 2.9.Bảng tính hoạt tải ngời: Tải trọng tiêu chuẩn Tải tính toán Stt Loại phòng n (N/m2) (N/m2) Phòng khách 1500 1,3 1950 Phßng ngđ 1500 1,3 1950 BÕp 1500 1,3 1950 WC 1500 1,3 1950 Hµnh lang 3000 1,2 3600 CÇu thang 3000 1,2 3600 Ban công 2000 1,2 2400 Mái BTCT 750 1,3 975 Mái tôn 300 1,3 390 2.2.3 Tải trọng gió: Tác động gió lên công trình phụ thuộc vào nhóm thông số sau: Các thông số không khí: Tốc độ, áp lực, nhiệt độ không khí biến động theo thời gian, Các thông số vật cản: Hình dạng, kích thớc độ nhắm bề mặt, hớng vật cản so với chiều gió vật kế cận, TảI trọng gió gồm có thành phần (hiệu ứng ) tĩnh động Do công trình có chiều cao 38,6 m (cao )