Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng khóa 2007-2012 thiết kê chung cư cao tầng trung đông plaza, quận tân phú Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 LỜI MỞ ĐẦU Ăn, mặc, nhu cầu b ản cấp thiết người Vì vậy, xây dựng ngành quan trọng trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước nhiệm vụ công xây dựng s v ật chất cho chủ nghĩa xã hội thời kỳ độ xây dựng chủ nghĩa xã hội nước ta Trong năm gần đây, Tp Hồ Chí Minh trình đô thị hóa Nên việc xây dựng nhà ở, nhà máy, đường sá phát triển với vận tốc chưa có lịch sử phát triển đô thị Tp Hồ Chí Minh Riêng cá nhân em, gia đình em sinh hoạt nhà cấp Vì vậy, em tâm theo học ngành xây dựng, nhằm tiếp thu kiến thức, tích lũy kinh nghiệm để góp phần bé nhỏ, thiết thực vào nghiệp đô thị hóa Tp Hồ Chí Minh nói riêng công công nghiệp hóa hi ện đại hóa đất nước Đồ án tốt nghiệp này, em thực hiện, nhằm báo cáo với quý thầy, cô kiến thức, kinh nghiệm em tiếp thu trình học tập trải nghiệm thực tế trình thực tập công trình Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến với tất thầy cô, khuyên bảo, dạy dỗ em nên người từ buổi bước chân vào trường mẫu giáo đến ngày tốt nghiệp trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh Để hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp “Chung cư Trung Đông Plaza” nầy, em chân thành cảm ơn quý Thầy Cô khoa Xây dựng Điện trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh, hết lòng giảng dạy truyền hết kinh nghiệm suốt trình học tập khoa Đặc biệt em chân thành biết ơn thầy TS Lưu Trường Văn TS Lương Văn Hải tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực đồ án, bổ sung cho em lỗ hỏng kiến thức truyền đạt kinh nghiệm thực tế thi công xây dựng - làm giảm độ chênh lệch ki ến thức nhà trường thực tế công trường Chân thành cảm ơn kỹ sư, công nhân công trường xây dựng công ty Toàn Thịnh Phát d ẫn, tạo điều kiện tốt để em vận dụng kiến thức học vào thực tế thi công công trình Xin cám ơn bạn đàn anh, bạn lớp, bạn làm đồ án không ngần ngại thảo luận, giải đáp thắc m ắc, đưa quan điểm riêng với tất tình bạn thân thương giúp học tập hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, với đồ án tốt nghiệp này, Con kính tặng Ba Mẹ gia đình - người đặt hy vọng lớn vào Con Kiến thức vô hạn Nhận thức vận dụng kiến thức hữu hạn, dù cố g ắng làm việc hết sứ c mình, đồ án nhiều khiếm khuyết, kính xin Thầy Cô dạy thêm để em ngày tiến xa Chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 02 năm 2012 Sinh viên thực Phạm Hải Đăng Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 1.2 VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH .1 1.2.1 Vị trí công trình 1.2.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.3 Quy mô phân khu chức công trình .2 1.3 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1.3.1 Cơ Sở Thực Hiện 1.3.2 Giải pháp lại 1.3.3 Giải pháp thông thoáng 1.3.4 Hệ thống điện 1.3.5 Hệ thống nước 1.3.6 Hệ thống phòng chống cháy nổ .4 1.3.7 Hệ thống vệ sinh, thu gom xử lý rác 1.3.8 Giải pháp hoàn thiện .4 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH .5 2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 2.1.1 Phân tích hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng .5 2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu bố trí hệ chịu lực công trình 2.1.3 Phân tích lựa chọn hệ sàn chịu lực 2.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU .9 2.2.1 Yêu cầu vật liệu nhà cao tầng 2.2.2 Chọn vật liệu sử dụng cho công trình 2.3 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN HỆ KẾT CẤU 10 2.3.1 Mô hình tính toán 10 2.3.2 Các giả thiết tính toán nhà cao tầng 10 2.3.3 Tải trọng tác dụng lên công trình 10 2.3.4 Phương pháp tính toán xác định nội lực 11 2.3.5 Lựa chọn công cụ tính toán 11 2.4 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 12 2.5 SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHO HỆ KHUNG 12 2.5.1 Chọn sơ kích thước cột .12 2.5.2 Chọn sơ kích thước vách – theo TCXD 198:1997 13 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 2.5.3 Chọn sơ kích thước dầm: 14 2.5.4 Chọn sơ kích thước sàn: 14 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN CẦU THANG ĐIỂN HÌNH 15 3.1 CẤU TẠO 15 3.1.1 Mặt mặt cắt cầu thang điển hình: 15 3.1.2 Xác định kích thước bản: 16 3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 16 3.2.1 Tĩnh tải: 17 3.2.2 Hoạt tải 17 3.3 TÍNH TOÁN VẾ THANG 18 3.3.1 Sơ đồ tính: 18 3.3.2 Tải trọng tác dụng lên phần nghiêng q : 18 3.3.3 Tải trọng tác dụng lên phần chiếu nghỉ vế thang – q : 18 3.3.4 Tính moment uốn lớn M max vế thang 1: 19 3.3.5 Tính toán cốt thép 22 3.3.6 Bố trí cốt thép cho vế thang 1: .22 3.4 THIẾT KẾ DẦM CHIẾU NGHỈ: DCN (200 X 300)MM .23 3.4.1 Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: .23 3.4.2 Tính moment uốn lớn dầm chiếu nghỉ: 23 3.4.3 Tính cốt thép cho dầm chiếu nghỉ: .24 CHƯƠNG : TÍNH SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 26 4.1 PHÂN LOẠI: 26 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN: 27 4.2.1 Xác định chiều dày sàn: 27 4.2.2 Tĩnh tải: 27 4.2.3 Hoạt tải: (lấy theo TCVN 27371995): 29 4.2.4 Tổng tải trọng tác dụng lên sàn q: .30 4.3 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN: .31 4.3.1 Xác định điều kiện biên: 31 4.3.2 Tính nội lực: 31 4.3.3 Tính thép: .32 4.3.4 Kiểm tra khả chịu cắt phẳng .36 4.3.5 Kiểm tra độ võng ô sàn 36 CHƯƠNG : TÍNH KHUNG KHÔNG GIAN & TRIỂN KHAI KHUNG TRỤC C 38 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG .38 5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH 38 5.2.1 Tải trọng thẳng đứng .38 5.2.2 Tải trọng ngang: 40 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 5.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA KẾT CẤU 44 5.3.1 Các trường hợp tải trọng tổ hợp tải trọng 44 5.3.2 Mô hình tính toán 46 5.3.3 Xác định nội lực 47 5.4 TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC C 48 5.4.1 Tính toán dầm khung trục C 50 5.4.2 Lý thuyết tính toán cột khung trục C 51 5.5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN .57 5.5.1 Tính toán thép dầm 57 5.5.2 Tính toán thép cột 63 5.5.3 Kiểm tra tiết diện cột .77 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÁCH CỨNG 81 6.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 81 6.1.1 Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi 81 6.1.2 Phương pháp vùng biên chịu mômen 82 6.1.3 Phương pháp sử dụng biểu đồ tương tác .84 6.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO VÁCH 85 6.2.1 Nội lực vách 85 6.2.2 Tính toán vách .86 6.2.3 Kiểm tra khả chịu cắt cho vách 88 6.3 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO PHẦN TỬ SPANDREL 89 6.3.1 Nội lực dầm S1 .89 6.3.2 Tính toán dầm S1 89 CHƯƠNG : ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 93 7.1 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: 93 Giao thông ngang: hành lang lối giao thông 1.3.3 Giải pháp thông thoáng Tất c ả phòng có ánh sáng chiếu vào từ ô cửa Ngoài việc thông thoáng hệ thống cửa m ỗi phòng, sử d ụng hệ thống thông gió nhân tạo máy điều hòa, quạt tầng theo gain lạnh khu xử lý trung tâm Ngôi nhà nằm mảnh đất thông thoáng, cao nhà khác xung quanh 1.3.4 Hệ thống điện Nguồn điện cung cấp chủ yếu lấy từ mạng điện thành phố, có trạ m biến riêng, nguồn điện dự trữ máy phát đặt tầng hầm, bảo đảo cung cấp điện 24/24h Hệ thống cáp điện hộp gain kỹ thuật, có bảng điều khiển cung cấp cho hộ Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang 1.3.5 Hệ thống nước Nguồn nước sử dụng nguồn nước máy thành phố, đưa vào bể ngầm đưa lên hồ t ầng mái máy bơm, sau cung cấp cho hộ Đường ống cấp nước, sử dụng ống sắt tráng kẽm Đường ống thoát nước sử dụng ống nhựa PVC Mái lợp đan bê tông tạo dốc để d ễ thoát nước, nước tập trung vào sênô bêtông cốt thép, sau thoát vào ống nhựa để xuống chảy vào cống thoát nước thành phố 1.3.6 Hệ thống phòng chống cháy nổ Các vòi cứu hỏa đặt hành lang đầu cầu thang, có hệ thống chữa cháy cục khu vực quan trọng Nước phục vụ cho công tác chữa cháy lấy từ bể nước mai Hệ thống chống sét theo yêu cầu tiêu chuẩn chống sét nhà cao tầng 1.3.7 Hệ thống vệ sinh, thu gom xử lý rác Xử lý hầm tự hoại phương pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trước hệ thống cống thành phố Các khu vệ sinh tầng liên trục đứng để tiện thông thoát Rác thải m ỗi thầng thu gom, phân loại, chuyển đến nơi xử lý thành phố đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường theo quy định 1.3.8 Giải pháp hoàn thiện Vật liệu hoàn thiện sử dụng loại vật liệu tốt đảm bảo chống mưa nắng sử dụng lâu dài Nền lát gạch Ceramic Tường quét sơn chống thấm Các khu phòng vệ sinh, lát gạch chống trượt, tường ốp gạch men Vật liệu trang trí dùng loại cao cấp, sử dụng vật liệu đảm bảo tính kĩ thuật cao, màu sắc trang nhã sáng tạo cảm giác thoải mái nghỉ ngơi Hệ thống cửa dùng cửa kính khuôn nhôm chống ồn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 2.1.1 Phân tích hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng Căn vào sơ đồ làm việc kết cấu nhà cao tầng phân loại sau: - Các hệ kết cấu bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng kết cấu hộp (ống) - Các hệ kết cấ u hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung - vách, kết cấu ống lõi kết cấu ống tổ hợp - Các hệ k ết cấu đặc biệt: Hệ k ết cấu có tầng cứng, hệ k ết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng kết cấu có khung ghép Phân tích số hệ kết cấu để chọn hình thức chịu lực cho công trình 2.1.1.1 Hệ khung: Hệ khung cấu thành cấu kiện dạng (cột,dầm) liên kết cứng với nút Hệ khung có khả n ăng tạo không gian tương đối lớn linh hoạt với yêu cầu kiến trúc khác Sơ đồ làm việc rõ ràng, nhiên khả n ăng chịu uốn ngang nên hạn chế s d ụng chiều cao nhà h > 40m 2.1.1.2 Hệ khung vách Phù hợp với hầu hết giải pháp ki ến trúc nhà cao tầng Thuận tiện cho việc áp dụng linh hoạt công nghệ xây dựng khác v ừa lắp ghép, vừa đổ chỗ kết cấu bê tông cốt thép Vách cứng tiếp thu tải trọng ngang đổ b ằng hệ thống ván khuôn trượt, thi công sau trước Hệ khung vách sử dụng hiệu với kết cấu cao đến 40 tầng 2.1.1.3 Hệ khung lõi Lõi cứng ch ịu tải trọng ngang hệ, bố trí biên Hệ sàn gối trực tiếp lên tường lõi qua cột trung gian Phần lõi thường bố trí thang máy, cầu thang hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng Sử d ụng hiệu v ới công trình có độ cao trung bình lớn có mặt đơn giản 2.1.1.4 Hệ lõi hộp Hệ chịu toàn tải trọng đứng tải trọng ngang Hộp nhà giống lõi cứng, hợp thành tường đặc có cửa Hệ lõi hộp phù hợp với nhà cao Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang 2.1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu bố trí hệ chịu lực công trình Dựa vào phân tích đặc tính cụ thể công trình ta chọn hệ khung kết hợp vách cứng làm hệ chịu lực công trình Phần lõi kết cấu phận chịu tải trọng ngang chủ yếu, tận dụng để bố trí thang máy Hệ sàn dầm đóng vai trò liên kết lõi hệ c ột trung gian nhằm đảm bảo làm việc đồng thời hệ kết cấu 2.1.2.1 Bố trí mặt kết cấu Bố trí mặt kết cấu phù hợp với yêu cầu kiến trúc yêu cầu kháng chấn cho công trình 2.1.2.2 Bố trí kết cấu theo phương thẳng đứng Bố trí hệ khung chịu lực có độ siêu tĩnh cao, đối xứng mặt hình học khố i lượng Tránh có thay đổi độ cứng đột ngột hệ kết cấu (giảm cột, cột hẫng, dạng sàn giật cấp ) kết cấu gặp bất lợi tác dụng tải trọng động 2.1.2.3 Bố trí hệ lõi cứng Hệ lõi cứng bố trí đối xứng tâm hình học, xuyên suốt từ móng đến mái Các góc biên nhà bố trí thêm vách làm tăng độ cứng cho công trình 2.1.3 Phân tích lựa chọn hệ sàn chịu lực Trong hệ khung vách sàn dầm có ảnh hưởng lớn tới làm việc không gian kết cấu Nó có vai trò giống h ệ giằng ngang liên kết hệ lõi hệ c ột đảm bảo làm việc đồng thời lõi cột Đồng thời phận chịu lực trực tiếp, có vai trò truyền tải trọng vào hệ khung lõi Đố i với công trình này, dựa theo yêu cầu kiến trúc công công trình, ta xét phương án sàn 2.1.3.1 Hệ sàn sườn Cấu tạo bao gồm hệ dầm sàn - Ưu điểm: + Tính toán đơn giản + Được sử dụng phổ biến nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công - Nhược điểm: + Chiều cao dầm độ võng sàn l ớn vượt độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình chịu tải trọng ngang không tiết kiệm chi phí vật liệu + Chiều cao nhà lớn, không gian sử dụng bị thu hẹp 2.1.3.2 Hệ sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với theo hai phương, chia sàn thành bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoả ng cách dầm không 2m Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang - Ưu điểm: Tránh có nhiều cột bên nên tiết kiệm không gian sử d ụng có kiến trúc đẹp, thích hợp với công trình yêu cầu thẩm mỹ cao không gian sử dụng lớn hội trường, câu lạc - Nhược điểm: + Không tiết kiệm, thi công phức tạp + Khi mặt sàn rộng cần phải bố trí thêm dầm Vì vậy, cần chiều cao dầm phải l ớn để đảm bảo độ võng giới hạn 2.1.3.3 Hệ sàn không dầm Cấu tạo gồm sàn kê trực tiếp lên cột vách - Ưu điểm: + Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm chiều cao công trình + Tiết kiệm không gian sử dụng Thích hợp với công trình có độ vừa + Dễ phân chia không gian + Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điệ n, nước + Việc thi công phương án nhanh so với phương án sàn dầm công gia công cốt pha, cốt thép dầm, việc lắp dựng ván khuôn cốt pha đơn giản + Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành + Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm công trình có chiều cao giảm so với phương án sàn có dầm - Nh ược điểm: + Trong phương án cột không liên kết với để tạo thành khung độ c ứng nhỏ h ơn nhiều so với phương án sàn dầm, khả n ăng chịu lực theo phương ngang phương án phương án sàn dầm, tải trọng ngang hầu hết vách chịu tải trọng đứng cột chịu + Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả n ăng chị u uốn chống chọc thủng dẫn đến tăng khối lượng sàn 2.1.3.4 Hệ sàn sườn ứng lực trước - Ưu điểm: + Có khả n ăng chịu uốn tốt độ c ứng lớn độ võng, biến dạng nhỏ bê tông cốt thép thường + Trọng lượng riêng nhỏ h ơn so với bê tông cốt thép thường nên đóng vai trò giảm tả i trọng chi phí cho móng đặc biệt công trình cao tầng + Khả chống nứt cao nên có khả chống thấm tốt + Độ bền mỏi cao nên thường dùng kết cấu chịu tải trọng động Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang + Cho phép tháo coffa sớm áp dụng công nghệ thi công để t ăng tiến độ - Nhược điểm: + Mặc dù tiết kiệm bê tông thép nhiên phải dùng bêtông cốt thép cường độ cao, neo… nên kết cấu kinh tế nhịp lớn + Tính toán phức tạp, thi công cần đơn vị có kinh nghiệm + Với công trình cao tầng, sử d ụng phương án sàn ứng lực trước kết tính toán cho thấ y độ c ứng công trình nhỏ h ơn bê tông ứng lực trước dầm sàn thông thường Để khắc phục điều này, nên bố trí xung quanh mặt sàn hệ d ầm bo, có tác dụng neo cáp tốt tăng cứng, chống xoắn cho công trình 2.1.3.5 Sàn Composite Cấu tạo gồm tôn hình dập nguội đan bêtông cốt thép - Ưu điểm: + Khi thi công tôn đóng vai trò sàn công tác + Khi đổ bêtông đóng vai trò coffa cho vữa bêtông + Khi làm việ c đóng vai trò cốt thép lớp sàn - Nhược điểm: + Tính toán phức tạp + Chi phí vật liệu cao + Công nghệ thi công chưa phổ biến Việt Nam 2.1.3.6 Tấm panel lắp ghép Cấu tạo: gồm panel ứng lực trước sản xuất nhà máy, vận chuyển công trường lắp dựng lên dầm, vách tiến hành rải thép đổ bê tông bù - Ưu điểm: + Khả vượt nhịp lớn + Thời gian thi công nhanh + Tiết kiệm vật liệu + Khả chịu lực lớn độ võng nhỏ - Nhược điểm: + Kích thước cấu kiện lớn + Quy trình tính toán phức tạp Hình 2.1 Chọn lựa phương án sàn Căn vào: - Đặc điểm kiến trúc đặc điểm kết cấu, t ải trọng công trình - Cơ sở phân tích sơ - Được đồng ý Thầy giáo hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang Do ta chọn giải pháp sàn dầm bê tông cốt thép kết hợp hệ khung vách chịu lực cho công trình 2.2 LỰA CHỌN VẬT LIỆU 2.2.1 Yêu cầu vật liệu nhà cao tầng Vật liệu tận dụng nguồn vật liệu địa phương, nơi công trình xây dựng, có giá thành hợp lý, đảm bảo khả chịu lực biến dạng Vật liệu xây có c ường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả chống cháy tốt Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả n ăng biến dạng dẻo cao b ổ sung cho tính chịu lực thấp Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng tốt chịu tác dụng tải trọng lặp lại (động đất, gió bão) Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trường hợp tải trọng có tính ch ất lặp lại không bị tách rời phận công trình Nhà cao tầng thường có tải trọng lớn Nếu sử d ụng loại vật liệu t ạo điều kiện giảm đáng kể t ải trọng cho công trình, kể c ả t ải trọng đứng t ải trọng ngang lực quán tính 2.2.2 Chọn vật liệu sử dụng cho công trình 2.2.2.1 Bê tông (TCXDVN 356:2005) Bêtông dùng nhà cao t ầng có cấp độ bền B25÷B60 Dựa theo đặc điểm công trình khả chế tạo vật liệu ta chọn bêtông phần thân đài cọc cấp độ bền B25 có số liệu kĩ thuật sau: - Cường độ chịu nén tính toán: R b = 14,5 (MPa) - Cường độ chịu kéo tính toán: R bt = 1,1 (MPa) - Module đàn hồi ban đầu: E b = 30000 (MPa) Bê tông cọc cấp độ bền B20: - Cường độ chịu nén tính toán: R b = 11,5 (MPa) - Cường độ chịu kéo tính toán: R bt = 0,9 (MPa) - Module đàn hồi ban đầu: E b = 27000 (MPa) 2.2.2.2 Cốt thép(TCXDVN 356:2005) Đối với cốt thép Φ ≤ 8(mm) dùng làm cốt ngang loại AI: - Cường độ chịu kéo tính toán: R s = 225 (MPa) - Cường độ chịu nén tính toán: R sc = 225 (MPa) - Cường độ chịu kéo (cốt ngang) tính toán: R sw = 175 (MPa) - Module đàn hồi: E s = 210000 (MPa) Đối với cốt thép Φ > 8(mm) dùng cốt khung, dầm, sàn, đài cọc cọc loại AII: - Cường độ chịu kéo tính toán: R s = 280 (MPa) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang 10 - Cường độ chịu nén tính toán: R sc = 280 (MPa) - Cường độ chịu kéo(cốt ngang) tính toán: R sw = 225 (MPa) - Module đàn hồi: E s = 210000 (MPa) 2.2.2.3 Vật liệu khác: Gạch: Loại đặc: γ = 18 (kN/m ), loại rỗng: γ = 15 (kN/m ) Gạch lát Ceramic: γ = 20 (kN/m ) Vữa xây: γ = 18 (kN/m ) 2.3 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN HỆ KẾT CẤU 2.3.1 Mô hình tính toán Hiện nay, nhờ phát triển mạnh mẽ máy tính điện tử, phần mềm phân tích tính toán kết cấu có thay đổi quan trọng cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình Khuynh hướng đặc thù hoá đơn giản hoá trường hợp riêng lẻ thay khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính toán số học không trở ngại nữ a Các phương pháp dùng sơ đồ tính sát với thực tế hơn, xét tới làm việc phức tạp kết cấu với mối quan hệ phụ thuộc khác không gian Việc tính toán kết cấu nhà cao tầng nên áp dụng công nghệ m ới để sử dụng mô hình không gian nhằm tăng mức độ xác phản ánh làm việc công trình sát với thực tế 2.3.2 Các giả thiết tính toán nhà cao tầng Sàn tuyệt đối cứng mặt phẳng (mặt phẳng ngang) liên kết ngàm với phần tử c ột, vách cứng cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặt phẳng sàn) lên phần tử (thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong) Bỏ qua ảnh hưởng độ cứng uốn sàn tầng đến sàn tầng Mọi thành phần hệ chịu lực từ ng tầng có chuyển vị ngang Các cột vách cứng ngàm chân cột chân vách cứng mặt đài Biến dạng dọc trục sàn, dầm xem không đáng kể 2.3.3 Tải trọng tác dụng lên công trình 2.3.3.1 Tải trọng đứng Trọng lượng thân kết cấu loại hoạt tải tác dụng lên sàn, lên mái Tải trọng tác dụng lên sàn, kể c ả t ải tr ọng tường ngăn, thiết bị qui t ải trọng phân bố diện tích ô sàn Tải trọng tác dụng lên dầm sàn truyền vào, tường xây dầm qui thành phân bố dầm Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang 11 2.3.3.2 Tải trọng ngang Tải trọng gió tính theo tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737-1995, gồm gió tĩnh Do chiều cao công trình tính từ m ặt đất tự nhiên đến mái 38,4m > 40m, nên vào tiêu chuẩn ta không cần tính thành phần động tải trọng gió Tải trọng ngang áp lực đất truyền vào tường vây tầng hầm 2.3.4 Phương pháp tính toán xác định nội lực Hiện có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng th ể theo ba mô hình sau: 2.3.4.1 Mô hình liên tục tuý Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ y ếu dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn h ệ chịu lực hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải theo mô hình này, giải hệ có nhiều ẩn Đó giới hạn mô hình 2.3.4.2 Mô hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối) Từng hệ chịu lực xem r ời rạc, hệ chịu lực liên kết lại với thông qua liên kết trượt xem phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải toán ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính phương pháp sai phân Từ giải ma trận tìm nội lực 2.3.4.3 Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn) Rời rạc hoá toàn h ệ chịu lực nhà nhiều t ầng, liên kết xác lập điều kiện tương thích l ực chuyển vị Khi sử d ụng mô hình với trợ giúp máy tính giải tất toán Hiện ta có phần mềm trợ giúp cho việc giải toán kết cấu như: SAFE, ETABS, SAP, STAAD Trong phương pháp kể trên, phương pháp phần tử h ữu hạn sử d ụng phổ biế n ưu điểm s ự h ỗ trợ đắc lực số phần mềm phân tích tính toán kết cấu SAFE, ETABS, SAP, STAAD…dựa sở phương pháp tính toán 2.3.5 Lựa chọn công cụ tính toán 2.3.5.1 Phần mềm ETABS v9.7.1 Dùng để giải phân tích động cho hệ công trình bao gồm dạng giá trị dao động, kiểm tra dạng ứng xử công trình chịu tổ h ợp tải trọng khác Do ETABS phần mềm phân tích, thiết kế k ết cấu chuyên cho nhà cao tầng nên việc nhập xử lý số liệu đơn giản nhanh so với phần mềm khác 2.3.5.2 Phần mềm Microsoft Office 2010 Dùng để x lý số liệu nội lực từ phần mềm ETABS xuất sang, tổ h ợp nội lực tính toán tải trọng, tính toán cốt thép trình bày thuyết minh tính toán Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD1: TS Lưu Trường Văn; GVHD2: TS Lương Văn Hải SVTH: PHẠM HẢI ĐĂNG MSSV: 20761104 Trang 12 2.4 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác động TCXDVN 356:2005 - Kết cấu bêtông bêtông cốt thép TCXD 198:1997-Nhà cao tầng - thiết kế kết cấu BTCT toàn khối TCXD 375:2006 – Thiết kế công trình chịu động đất TCXD 205:1998-Tiêu chuẩn thiết kế Móng cọc TCXD 195:1997-Nhà cao tầng - thiết kế cọc khoan nhồi 2.5 SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHO HỆ KHUNG 2.5.1 Chọn sơ kích thước cột - Về độ ổn định, việc hạn chế độ mãnh λ: g h l i λ λ = ≤ Trong đó: i – bán kính quán tính tiết diện Chọn cột tiết diện chữ nhật có i = 0,288b λ gh – độ mãnh giới hạn, với cột nhà λ gh = 100 Chọn cột có chiều dài lớn để kiểm tra: l max = 3200 mm 0,7 3, 100 0,077 0,288 b m b × ⇒ ≤ ⇒ - Diện tích sơ cột xác định theo công thức: b k N A R = (m ≥ ) Trong đó: k – Hệ số kể đến ảnh hưởng moment gió; Cột giữa: k = 1,1 ÷ 1,2; cột biên góc: k = 1,3 ÷ 1,5; N – Tổng lực dọc tác dụng lên chân cột tầng bất kỳ: N=n×q×S S – Diện tích mặt sàn truyền tải vào cột xét n – Số tầng phía tiết diện xét q – Tải trọng tương đương tính mét vuông sàn (tải trọng thường xuyên+tạm thời sàn…); h sàn = 10cm ÷ 14cm q = 10 ÷ 14 kN/m ; Đối với cột biên (lấy vị trí cột có diện truyền tải lớn nhất): N = 12 × 11 × ( , 2 + × ) = 3069 (kN) b k N A R == 1, 3069 14,5 10 × × = 0,275 (m )