Giảng đườngđại học hạ long

  • 329 trang
  • file .docx
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, ngành xây dựng cơ bản đóng
một vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của mọi lĩnh vực khoa học và công
nghệ, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có những bước tiến. Để đáp ứng được các yêu cầu
ngày càng cao của xã hội, chúng ta cần một nguồn nhân lực trẻ là các kỹ sư xây dựng có đủ
phẩm chất và năng lực, tinh thần để tiếp bước các thế hệ đi trước, xây dựng đất nước ngày
càng văn minh và hiện đại hơn.
Qua quá trình học tập và rèn luyện dưới mái trường Đại học Hàng Hải Việt Nam.
Được sự dạy dỗ và chỉ bảo tận tình nhiệt huyết của các thầy, các cô trong trường mà
em đã tích lũy được nhiều kiến thức cần thiết về ngành nghề bản thân em đã lựa chọn.
Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, được sự hướng dẫn của bộ môn Xây dựng
dân dụng và công nghiệp, em đã hoàn thành đồ án thiết kế đề tài “ GIẢNG ĐƯỜNG
ĐẠI HỌC HẠ LONG ”. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong
trường , đặc biệt là thầy Nguyễn Thiện Thành và thầy Hà Xuân Chuẩn, đã trực tiếp
hướng dẫn em tận tình trong quá trình làm đồ án.
Do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian và kinh nghiệm nên đồ án của em
không tránh khỏi những khiếm khuyết và sai sót. Em rất mong nhận được các ý kiến
đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để em có thể hoàn thiện hơn trong quá trình công
tác sau này.
Hải phòng , ngày tháng năm 2015
Sinh viên thiết kế
Vũ Thế Anh Đào
1
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
Chương 1 : KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
1.1Tổng quan về công trình
.Trong công cuộc phát triển mạnh mẽ của đất nước nói chung và của Trường Đại
Học Hàng Hải, do nhu cầu học tập ngày càng nâng cao của các sinh viên. Sự cần thiết
của chất lượng giáo dục, chất lượng quản lý đòi hỏi sự phát triển không ngừng của nhà
trường.
Trong sự phát triển về chất lượng giáo dục thì sự phát triển nâng cao cơ sở hạ
tầng. Để đáp ứng nhu cầu đó, sự ra đời của công trình “GIẢNG ĐƯỜNG ĐẠI HỌC
HẠ LONG ” là rất cần thiết.
Diện tích tổng mặt bằng công trình vào khoảng 19300 m2 trong đó công trình xây
dựng chính là 710m2 ,công trình có 7 tầng chiều cao trung bình các tầng là 3,6m, đó là
một không gian rất thuận tiện cho việc học tập. Chức năng các phòng, các tầng cũng
hết sức đa dạng phù hợp với mục đích chung của công trình như phòng học lý thuyết,
phòng thực hành, phòng nghỉ giáo viên. Tổng quan công trình về kết cấu: toàn bộ hệ
chịu lực của ngôi nhà là khung BTCT có nhịp trung bình là khoảng 7,2m và lõi cứng
của thang máy
- Cấp công trình: Cấp II.
- Cấp phòng cháy nổ: Cấp II.
1.2 Các hệ thống kỹ thuật chính trong công trình
2
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
1.2.1 Hệ thống giao thông
Một là cầu thang máy được bố trí tại giữa khối nhà phục vụ cho giao thông
đứng
Hai là cầu thang bộ cũng được bố trí tại hai khối nhà phục vụ cho mục đích
thoát hiểm và giao thống đứng của công trình khi đến cao điểm.
Hệ thống giao thông ngang tại các tầng là các hành lang dẫn tới các phòng làm
việc trong toàn ngôi nhà.
1.2.2. Hệ thống chiếu sáng
Các phòng ở, hệ thống giao thông chính trong công trình được thiết kế để tận
dụng tối đa khả năng chiếu sáng tự nhiên, ngoài ra cũng sử dụng hệ thống chiếu sáng
nhân tạo để đảm bảo nhu cầu chiếu sáng của công trình phục vụ sinh hoạt và làm việc.
1.2.3. Hệ thống điện
Trang thiết bị điện trong công trình được thiết kế và lắp đặt phù hợp tới từng
phòng, phù hợp với chức năng và nhu cầu sử dụng điện đảm bảo tiết kiệm và vận hành
một cách an toàn.
Dây dẫn điện trong các phòng và hệ thống hành lang được đặt ngầm có lớp vỏ
cách điện an toàn. Dây điện đi theo phương đứng được đặt trong các hộp kỹ thuật.
Điện cho công trình được lấy từ hệ thống điện thành phố, ngoài ra còn lắp đặt
một máy phát điện dự phòng nhằm phục vụ cho các nhu cầu thiết yếu khi mất điện.
1.2.4. Hệ thống thông gió
- Kết hợp giữa tự nhiên và nhân tạo là phương châm thiết kế cho tòa nhà.
- Thông gió nhân tạo bằng hệ thống điều hòa trung tâm cung cấp đến các phòng
học, phòng làm việc, phòng thực hành… bằng hệ thống đường ống.
- Thông gió tự nhiên thỏa mãn do các phồng đều được tiếp xúc với không gian tự
nhiên đồng thời hướng của công trình phù hợp với hướng gió chủ đạo.
Chiếu sáng công trình bằng nguồn điện thành phố và nguồn dự trữ bằng máy phát.
3
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
1.2.5. Hệ thống cấp và thoát nước
Hệ thống cấp nước sinh hoạt:
- Nước từ hệ thống cấp nước thành phố được nhận và chứa vào bể ngầm đặt tại
chân công trình.
- Nước từ bể nước ngầm đưa bơm lên bể nước mái. Việc điều khiển quá trình
bơm được điều khiển hoàn toàn tự động;
- Nước từ bể nước mái theo các đường ống cấp nước lắp đặt trong công trình tới
các điểm tiêu thụ.
Hệ thống thoát nước: gồm nước mưa và nước thải sinh hoạt.
- Thoát nước mưa: được thực hiện nhờ hệ thống sê nô và các đường ống gom
nước mưa lắp đặt đặt trên mái , đưa nước mưa vào hệ thống thoát nước của công trình
đi vào hệ thống thoát nước thành phố.
- Nước thải sinh hoạt: nước thải từ các điểm tiêu thụ nước trong công trình được
gom từ các đường ống thoát nước lắp đặt trong công trình đưa vào hệ thống xử lý nước
thải của công trình sau đó đi vào hệ thống thoát nước của thành phố.
1.2.6. Hệ thống phòng cháy và chữa cháy
4
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
1.2.6.1. Hệ thống báo cháy
Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng, mỗi phòng, ở nơi công cộng
của mỗi tầng. Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy. Khi phát hiện
được cháy, phòng quản lý, bảo vệ nhận tín hiệu thì kiểm soát và khống chế hoả hoạn
cho công trình.
1.2.6.2. Hệ thống cứu hỏa
Nước dùng để chữa cháy được cấp từ bể nước mái và từ họng nước cứu hỏa của
công trình. Ngoài ra còn sử dụng các bình chữa cháy cá nhân được bố trí tại các tầng.
Về vấn đề thoát hiểm khi có hỏa hoạn xảy ra: sử dụng hai cầu thang bộ tại hai
khối đầu nhà, trong lồng thang bố trí hệ thống chiếu sáng tự động. Sử dụng quạt thông
gió động lực để chống ngạt.
1.3. Điều kiện khí hậu, địa chất thủy văn
1.3.1. Điều kiện khí hậu
- Công trình được xây dựng tại Quảng Ninh thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió
mùa, thành phố quanh năm tiếp nhận lượng bức xạ mặt trời dồi dào và có nhiệt
độ trung bình năm tương đối cao.
- Thành phố có độ ẩm và lượng mưa lớn, trung bình có 114 ngày mưa trong một
năm
- Điều kiện khí hậu : Công trình chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm là khí
hậu đặc trưng của đất nước ta. Một đặc điểm rõ nét của Quảng Ninh là sự thay
đổi và khác biệt của hai mùa nóng lạnh trong năm. Mùa nóng kéo dài từ tháng 5
tới tháng 9 kèm theo mưa nhiều, nhiệt độ trung bình . Từ tháng 11 tới tháng 3
năm sau là khí hậu của mùa đông, nhiệt độ trung bình là . Cùng với hai tháng
chuyển mùa vào tháng 4 và tháng 10, thành phố có 4 mùa xuân, hạ, thu, đông
nhưng không rõ ràng.
1.3.2. Điều kiện địa chất
Theo kết quả báo cáo địa chất công trình, địa chất dưới móng công trình gồm
những lớp sau:
-Lớp 1: Đất lấp cát hạt mịn đến nhỏ dày 1 m
5
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
-Lớp 2: Đất sét dẻo mềm dày 3 m
-Lớp 3: Bùn sét chảy dày 6m
-Lớp 4: Đất sét dẻo mềm dày 3,5m
- Lớp 5: Á cát dày 3 m
- Lớp 6: Cát hạt trung dày 4,8m
-Lớp 7: Cát hạt mịn chưa gặp đáy lớp trong phạm vi độ sâu lỗ khoan 15m
Với điều kiện địa chất như trên, trong khu vực xây dựng công trình không cho
phép sử dụng giải pháp móng nông nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp.
Nên ta tiến hành tính toàn và sử dụng móng cọc đài thấp để đảm vải tính ổn định
cho công trình.
1.4 Điều kiện kinh tế-xã hội khu đất xây dựng
- Công trình xây dựng tại thành phố Hạ Long, nằm ở vị trí trung tâm Vùng kinh
tế trọng điểm phía Bắc, là vùng kinh tế phát triển năng động nhất Việt Nam.
- Công trình là một khối nhà cao 7 tầng, tạo khối hình hộp đơn giản.
- Khuôn viên bên ngoài gồm hệ thống cây xanh bao bọc bên ngoài, phía trước
không gian sân rộng.
- Chức năng các tầng được bố trí phù hợp với công tác tổ chức hành chính,
nhiệm vụ của các phòng và việc học tập nghiên cứu.
6
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
Chương 2 : LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.1 Sơ bộ phương án kết cấu
2.1.1Phân tích các dạng kết cấu khung
Theo TCXD 198 : 1997, các hệ kết cấu bê tông cốt thép toàn khối được sử dụng phổ biến
trong các nhà cao tầng bao gồm: hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung-
vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp. Việc lựa chọn hệ kết cấu dạng
nào phụ thuộc vào điều kiện làm việc cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao
của nhà và độ lớn của tải trọng ngang như gió và động đất.
2.1.1.1 Hệ kết cấu khung
Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, thích hợp với các công trình công
cộng. Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả
khi chiều cao công trình lớn.
Trong thực tế, hệ kết cấu khung được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 20 tầng với cấp phòng
chống động đất  7; 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8; 10 tầng
đối với cấp 9.
2.1.1.2 Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng
Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo 1 phương, 2 phương hoặc liên
kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng. Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là
khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình cao trên 20 tầng.
Tuy nhiên, độ cứng theo phương ngang của các vách cứng tỏ ra là hiệu quả rõ rệt ở những
độ cao nhất định, khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cứng phải có kích thước đủ
lớn, mà điều đó thì khó có thể thực hiện được.
Trong thực tế, hệ kết cấu vách cứng được sử dụng có hiệu quả cho các nhà dưới 40 tầng với
cấp phòng chống động đất cấp 7; độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấp phòng chống động đất
cao hơn.
2.1.1.3 Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng)
Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống
khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu
7
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
thang bộ, cầu thang máy, khu vực vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các khu vực có
tường nhiều tầng liên tục. hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà.
Trong hệ thống kết cấu này, hệ thống vách chủ yếu chịu tải trọng ngang còn hệ thống khung
chịu tải trọng thẳng đứng.
Hệ kết cấu khung - giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại
kết cấu này được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với cấp phòng chống động đất 
7; 30 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất cấp 8; 20 tầng đối với cấp 9.
2.1.1.4 Hệ thống kết cấu đặc biệt
Bao gồm hệ thống khung không gian ở các tầng dưới, phía trên là hệ khung giằng.Đây là
loại kết cấu đặc biệt. Được ứng dụng cho các công trình mà ở các tầng dưới đòi hỏi các
không gian lớn. Khi thiết kế cần đặc biệt quan tâm đến tầng chuyển tiếp từ hệ thống khung
sang hệ thống khung giằng. Nhìn chung, phương pháp thiết kế cho hệ kết cấu này khá phức
tạp, đặc biệt là vấn đề thiết kế kháng chấn.
2.1.1.5 Hệ kết cấu hình ống
Hệ kết cấu hình ống có thể được cấu tạo bằng một ống bao xung quanh nhà bao gồm hệ
thống cột, dầm, giằng và cũng có thể được cấu tạo thành hệ thống ống trong ống. Trong
nhiều trường hợp, người ta cấu tạo hệ thống ống ở phía ngoài. Còn phía trong nhà là hệ
thống khung, vách cứng.
Hệ kết cấu hình ống có độ cứng theo phương ngang lớn, thích hợp cho các công trình cao từ
25 đến 70 tầng.
2.1.1.6 Hệ kết cấu hình hộp
Đối với các công trình có độ cao và mặt bằng lớn, ngoài việc tạo ra hệ thống khung bao
quanh làm thành ống. Người ta còn tạo ra các vách phía trong bằng hệ thống khung với
mạng cột xếp thành hàng.
Hệ kết cấu đặc biệt này có khả năng chịu lực ngang lớn thích hợp cho những công trình rất
cao, có khi tới 100 tầng.
2.1.2. Lựa chọn phương án kết cấu khung
8
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
Công trình GIẢNG ĐƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG là một công trình cao tầng với độ
cao 29,1 m. Đây là một công trình nhà ở mang tính chất hiên đại, sang trọng. Mặt khác,
công trình lại xây dựng trong khu dân cư đông đúc vì vậy yêu cầu đặt ra khi thiết kế công
trình là phải chú ý đến độ an toàn của công trình, theo điểm 2.6.1 TCXD 198 : 1997 thì
“Kết cấu nhà cao tầng cần tính toán thiết kế với các tổ hợp tải trọng thẳng đứng, tải trọng
gió động và tải trọng động đất..”. Do đó khi thiết kế hệ kết cấu công trình phải đảm bảo
công trình chịu được động đất thiết kế mà không bị sụp đổ toàn phần hay sụp đổ cục bộ.
Đồng thời giữ được tính toàn vẹn của kết cấu và còn khả năng chịu tải trọng sau động đất.
Hệ kết cấu chịu lực của công trình phải được thiết kế với bậc siêu tĩnh cao để khi chịu tác
động của các tải trọng ngang lớn công trình có thể bị phá hoại ở một số cấu kiện mà không
bị sụp đổ hoàn toàn.
Theo TCXD 198 : 1997 điều 2 “Những nguyên tắc cơ bản trong thiết kế kết cấu nhà cao
tầng BTCT toàn khối” điểm 2.3.3 thì “Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) tỏ ra
là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả
cho các ngôi nhà đến 40 tầng. Nếu công trình được thiết kế cho vùng có động đất cấp 8 thì
chiều cao tối đa cho loại kết cấu này là 30 tầng, cho vùng động đất cấp 9 là 20 tầng..”. Do
đó khi thiết kế hệ kết cấu cho công trình này, em quyết định sử dụng hệ kết cấu khung -
giằng (khung và lõi cứng).
Về hệ kết cấu chiu lực: Sử dụng hệ kết cấu khung – lõi chịu lực với sơ đồ khung giằng.
Trong đó, hệ thống lõi và vách cứng được bố trí ở khu vực đầu hồi nhà, chịu phần lớn tải
trọng ngang tác dụng vào công trình và phần tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tải của
vách. Hệ thống khung bao gồm các hàng cột biên, dầm bo bố trí chạy dọc quanh chu vi nhà
và hệ thông dầm sàn, chịu tải trọng đứng là chủ yếu, tăng độ ổn định cho hệ kết cấu.
2.1.3 Kích thước sơ bộ của kết cấu
2.1.1.7 Tiết diện cột
Diện tích sơ bộ của cột có thể xác định theo công thức :
Trong đó: k = 1,1 – 1,2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của lệch tâm
9
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
N là lực dọc sơ bộ, xác định bằng
với n là số tầng, q = 1-1,4 T/m2
Rn = 1300 T/m2 là cường độ tính toán của bêtông cột B22,5,
tra theo TCVN 5574-2012
Với cột nguy hiểm nhất ở tầng 1-cột C1:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
e e
d d
c'
c c
b b
a a
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Hình 2-1. Mặt bằng bố trí cột tầng 1
Bảng 2-1. Bảng chọn tiết diện cột
Tầng Cột 1 Cột 2 Cột 3 Cột 4
1-7 350x500 220x350 220x400 220x500
2.1.1.8 Tiết diện dầm
Với dầm chính :hd = (1/8 – 1/12)Ld
Với dầm phụ : hd = (1/12 – 1/20)Ld
Chiều rộng dầm thường được lấy :bd = (1/4 – 1/2) hd.
10
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
Bảng 2-1. Sơ bộ chọn kích thước dầm
Tên dầm Dầm chính Dầm phụ
Dầm ngang nhà 600x200 400x200
Dầm dọc nhà 500x200 ; 400x200 400x200
Dầm chiếu nghỉ, dầm WC 400x200
2.1.1.9 Phân tích lựa chọn phương án kết cấu sàn
1) Đề xuất phương án kết cấu sàn :
+ Sàn BTCT có hệ dầm chính, phụ (sàn sườn toàn khối)
+ Sàn có hệ dầm trực giao
+ Hệ sàn ô cờ
+ Sàn phẳng BTCT ứng lực trước không dầm
+ Sàn BTCT ứng lực trước làm việc hai phương trên dầm
Trên cơ sở phân tích của từng loại phương án kết cấu sàn để lựa chọn ra một dạng kết cấu
phù hợp nhất về kinh tế, kỹ thuật, phù hợp với khả năng thiết kế và thi công của công trình
a) Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:
Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm chính phụ và bản sàn.
Ưu điểm: Lý thuyết tính toán và kinh nghiệm tính toán khá hoàn thiện. Thi công đơn giản.
Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc
lựa chọn phương tiện thi công. Chất lượng đảm bảo do đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và
thi công trước đây.
Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, hệ dầm
phụ bố trí nhỏ lẻ với những công trình không có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông
thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải
11
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
trọng ngang. Không gian kiến trúc bố trí nhỏ lẻ, khó tận dụng. Quá trình thi công chi phí
thời gian và vật liệu lớn cho công tác lắp dựng ván khuôn.
b)Phương án sàn có hệ dầm trực giao
Trong thực tế thường gặp sàn bản kê 4 cạnh có L1 và L2 lớn hơn 6m ,về nguyên tắc ta vẫn
tính ô sàn này thuộc bản kê 4 cạnh.Nhưng với nhịp lớn nội lực trong bản lớn chiều dày bản
tăng lên ,độ võng của bản cũng tăng lên ,đồng thời trong quá trình sử dụng bản sàn sẽ bị
rung
Để khắc phục nhược điểm này người ta phải bố trí thêm các dầm ngang và các dầm dọc
thẳng góc nhau để chia ô bản thành nhiều ô bản nhỏ có kích thước nhỏ hơn 6m
Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương. Chia bản sàn
thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm
vào khoảng 3m. Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm không gian sử dụng
trong phòng.
Ưu điểm: Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được 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 như hội trường, câu lạc bộ. Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện bố trí mặt bằng.
Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng
phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao
dầm chính phải lớn để giảm độ võng. Việc kết hợp sử dụng dầm chính dạng dầm bẹt để
giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chi phí cũng sẽ tăng cao vì kích thước
dầm rất lớn.
c)Phương án sàn không dầm ứng lực trước :
Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không)
*)Ưu điểm:
+ Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được nhiều chiều cao công trình
+ Tiết kiệm được nhiều không gian sử dụng
+ Thuận tiện phân chia không gian
12
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
+ Tiến độ thi công sàn ƯLT (6 - 7 ngày/1 tầng/1000m 2 sàn) nhanh hơn nhiều so với thi
công sàn BTCT thường.
+ Do có thiết kế điển hình không có dầm giữa sàn nên công tác thi công ghép ván khuôn
cũng dễ dàng, thuận tiện từ tầng này sang tầng khác do ván khuôn được tổ hợp thành những
mảng lớn, không bị chia cắt, do đó lượng tiêu hao vật tư giảm nhiều đáng kể, năng suất lao
động được nâng cao.
+ Khi bêtông đạt đến cường độ nhất định, thép ứng lực trước được kéo căng và nó sẽ chịu
toàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mà không cần chờ bêtông đạt cường độ 28 ngày. Vì
vậy thời gian tháo dỡ cốt pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạo điều kiện
cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn.
+ Do sàn phẳng nên bố trí các hệ thống kỹ thuật như điều hoà trung tâm, cung cấp nước,
cứu hoả. Thông tin liên lạc được cải tiến, đem lại hiệu quả kinh tế cao.
*)Nhược điểm:
+ Tính toán tương đối phức tạp, mô hình tính mang tính quy ước cao. Đòi hỏi nhiều kinh
nghiệm vì phải thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài.
+ Thi công phức tạp đòi hỏi yêu cầu quá trình giám sát phải chất lượng nghiêm ngặt.
+ Thiết bị và máy móc thi công chuyên dùng, đòi hỏi thợ tay nghề cao. Giá cả đắt và những
bất ổn khó lường trước được trong quá trình thiết kế, thi công và sử dụng.
d)Phương án sàn ứng lực trước hai phương trên dầm:
Cấu tạo hệ kết cấu sàn tương tự như sàn phẳng nhưng giữa các đầu cột có thể được bố trí
thêm hệ dầm, làm tăng độ ổn định cho sàn. Phương án này cũng mang các ưu nhược điểm
chung của việc dùng sàn BTCT ứng lực trước. So với sàn phẳng trên cột, phương án này có
mô hình tính toán quen thuộc và tin cậy hơn, tuy nhiên phải chi phí vật liệu cho việc thi
công hệ dầm đổ toàn khối với sàn.
2) Lựa chọn phương án kết cấu sàn:
Đặc điểm cụ thể của công trình
+ Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:
13
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
+ Chiều dày sàn được lấy (1/40-1/45)L đối với sàn làm việc 1 phương và hai phương nên
ta chọn hs = 12 cm , đảm bảo điều kiện trên.
2.1.4 Tính toán tải
2.1.1.10 Tĩnh tải sàn
- Bê tông cốt thép thường: 2500KG/m3 hệ số vượt tải n=1,1
- Sàn BT có khối lượng riêng = 1750Kg/m3 n=1,1
Bảng 2-1. Tĩnh tải sàn tầng điển hình
γ chiều dày gtc hệ số độ gtt
STT Các lớp cấu tạo
(kN/m3) δ (m) (kN/m2) tin cậy n (kN/m2)
1 Gạch ciramic 400x400 20 0,015 0,3 1,1 0,33
2 Vữa lót, Vữa trát trần 18 0,03 0,54 1,3 0,7
3 Vữa trát trần 18 0,02 0,36 1,3 0,47
4 Tổng tĩnh tải 1,2 1,5
Bảng 2-2. Tĩnh tải sàn khu vệ sinh
γ chiều dày gtc hệ số độ gtt
STT Các lớp cấu tạo
(kN/m3) δ (m) (kN/m2) tin cậy n (kN/m2)
1 Gạch ciramic 200x200 20 0,015 0,3 1,1 0,33
2 Vữa lót 18 0,03 0,54 1,3 0,7
3 Vữa trát trần 18 0,02 0,36 1,1 0,47
14
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
4 Trần nhự khung thép 0,5 1,3 0,65
5 Tổng tĩnh tải 1,7 2,15
Bảng 2-3. Tĩnh tải sàn mái
γ chiều dày gtc hệ số độ gtt
STT Các lớp cấu tạo
(kN/m3) δ (m) (kN/m2) tin cậy n (kN/m2)
1 Hai lớp trát 18 0,02 0,36 1,3 0,47
2 Hai lớp vữa lót 18 0,03 0,54 1,3 0,7
3 Tổng tĩnh tải 0,9 1,17
- Tải trọng tường xây:
Tường bao chu vi nhà, tường ngăn trong các phòng ở, tường nhà vệ sinh được xây bằng
gạch có =1500 kG/m3
Chiều cao tường được xác định: ht = H - hd
Trong đó:
+ ht: chiều cao tường .
+ H: chiều cao tầng nhà.
+ hd: chiều cao dầm trên tường tương ứng.
Ngoài ra khi tính trọng lượng tường. Ta cộng thêm hai lớp vữa trát dày 2cm/lớp. Một cách
gần đúng, trọng lượng tường được nhân với hế số 0,75 kể đến việc giảm tải trọng tường do
bố trí cửa sổ kính
Bảng 2-4. Tải trọng tường xây(tầng điển hình)
Tầng Loại tường γ (kN/m3) Tải trọng hệ số Tải trọng
Dày Cao
tc độ tin TT
15
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
(m) (m) (kN/m) cậy n (kN/m)
Tường 200 0,20 3,6 12 2,38 1,1 2,62
Vữa trát 2 lớp 0,03 3,6 18 0.54 1,3 0,7
Tải phân bố trên dầm (có kể đến hệ số cửa 0,75) 2,63 2,99
Tầng
1- Tường 100 0,1 3,6 14 1,42 1,1 1,56
Tum Vữa trát 2 lớp 0,03 3,6 18 0,54 1,3 0,7
Tải phân bố trên dầm (có kể đến hệ số cửa 0,75) 1,76 1,69
2.1.1.11 Hoạt tải sàn
Bảng 2-1. Bảng thống kê giá trị hoạt tải sàn. Đơn vị tải trọng : kG/m2
Hoạt tải
Các lớp Tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tính toán
(KN/m2) n (kN/m2)
Sàn phòng học 2 1,2 2,4
Sàn hành lang, sảnh 3 1,2 3,6
Sàn phòng vệ sinh 2 1,3 2,4
Sàn mái 0,75 1,3 0,98
Cầu thang 3 1,2 3,6
16
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
2.1.5 Tải trọng gió
2.1.1.12 .Thành phần tĩnh của tải trọng gió
1) Cơ sở xác định
Theo TCVN 2737-1995, áp lực tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được xác định:
Trong đó:
+ Wo là áp lực tiêu chuẩn. Với địa điểm xây dựng tại Quảng Ninh thuộc vùng gió III-B,ít
chịu ảnh hưởng của gió bão, ta có Wo=125 daN/m2.
- Thời hạn sử dụng của công trình là 50 năm ta có
+ Hệ số vượt tải của tải trọng gió n = 1,2
+ Hế số điều chỉnh tải trọng gió = 1
+ Hệ số khí động C được tra bảng theo tiêu chuẩn và lấy :
C = + 0,8 (gió đẩy),
C = - 0,6 (gió hút)
Gió đẩy Gió hút
Độ cao k Cđ W Wđ Ch W Wh
(m) Kg/m2 Kg/m Kg/m2 Kg/m
4.35 0.854 0.8 102.5 407 0.6 76.9 306
17
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
7.95 0.951 0.8 114.1 411 0.6 85.6 308
11.55 1.025 0.8 123.0 443 0.6 92.3 332
15.15 1.082 0.8 129.8 467 0.6 97.4 351
18.75 1.118 0.8 134.2 483 0.6 100.6 362
22.35 1.151 0.8 138.1 497 0.6 103.6 373
25.95 1.184 0.8 142.1 511 0.6 106.6 384
29.55 1.216 0.8 145.9 263 0.6 109.4 197
2.2 Tính toán nội lực cho công trình
2.2.1 Lựa chọn phần mềm tính toán nội lực
Để tính toán kết cấu một công trình xây dựng dân dụng có nhiều phần mềm kết cấu trong và
ngoài nước để các nhà thiết kế lựa chọn như: SAP 2000 (CSI-Mỹ), STAAD III/PRO (REI-
Mỹ), ACECOM (Thái Lan), KPW (CIC - Việt Nam), VINASAS (CIC - Việt Nam). Song
việc tính toán và thiết kế nhà cao tầng sẽ phức tạp hơn rất nhiều bởi trong quá trình tính toán
phải kể đến các thành phần tải trọng động như: gió động, động đất tác dụng lên công trình,
cũng như việc thiết kế kiểm tra các cấu kiện dầm, cột, vách cứng, sàn sau khi đã có kết quả
nội lực. Do đó việc lựa chọn một phần mềm kết cấu đáp ứng được các điều kiện như: dễ sử
dụng, độ tin cậy cao và đáp ứng được các yêu cầu thực tế trong tính toán và thiết kế kết cấu
nhà cao tầng là một lựa chọn cần cân nhắc đối với các kĩ sư kết cấu.
Ra đời từ đầu những năm 70. ETABS là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và
thiết kế nhà cao tầng. Điểm khác nổi bật của ETABS ở đây mà các phần mềm kết cấu khác
không có như:
-ETABS là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao
tầng
18
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
-Giao diện được kết hợp hoàn toàn với môi trường Windows 95/98/NT/2000/XP
-Tất cả các thao tác được thực hiện trên màn hình đồ hoạ thân thiện
- Tính năng vượt trội khi số liệu đầu vào, chỉnh sửa và sao chép dễ dàng, thuận
tiện theo khái niệm tầng tương tự
- Tối ưu mô hình hoá nhà nhiều tầng. Có thể mô hình các dạng kết cấu nhà cao
tầng: Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi
toàn khối…
- Các thư viện kết cấu có sẵn hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, vách
trên mặt bằng hoặc mặt đứng công trình bằng các công cụ mô hình rất đặc biệt.
- Kích thước chính xác với hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD.
Đặc biệt là hệ trục định vị mặt bằng kết cấu.
- Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trờng AutoCAD (file *.DXF)
- Tự động tính toán tải trọng cho các kiểu tải sau: tải trọng bản thân, gió tĩnh,
động đất theo tiêu chuẩn UBC, BS8110, BOCA96, hàm tải trọng phổ (Response
Spectrum Function), hàm tải trọng đáp ứng theo thời gian (Time History Function)…
- Tự động xác định rõ khối lượng và trọng lượng các tầng.
-Tự động xác định rõ tâm hình học, tâm cứng và tâm khối lượng công trình.
-Tự động xác định rõ chu kì và tần số dao động riêng theo hai phương pháp
Eigen Vectors và Ritz Vectors theo mô hình kết cấu không gian thực tế của công trình.
- Đặc biệt có thể can thiệp và áp dụng các tiêu chuẩn tải trọng khác như: tải trọng
gió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đất
Việt Nam hoặc tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga (SNIPII-87 hoặc SNIPII-95).
- Phân tích và tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn với lựa chọn
phân tích tuyến tính, phi tuyến.
19
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1
GVHD KT: KTS NGUYỄN THIỆN THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD KC: PGS.TS HÀ XUÂN CHUẨN GIẢNG ĐƯỜNG ĐHHL
- Thời gian thực hiện phân tích, tính toán công trình giảm một cách rất đáng kể
so với các chương trình tính kết cấu khác.
- Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp cho
việc thiết kế, kiểm tra cấu kiện một cách nhanh chóng, chính xác.
- Thiết kế và kiểm tra cấu kiện dầm, sàn, cột, vách theo các tiêu chuẩn: ACI318-
99, UBC97, BS8110-89, EUROCODE 2-1992, INDIAN IS 456-2000, CSA-A23.3-94
… Trong đó: cấu kiện dầm tính ra đến diện tích thép Fa, cấu kiện cột tính ra đến diện
tích thép Fa (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện cột), cấu kiện
vách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩn ACI318-99, UBC97, BS8110 (có thể
thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện vách).
- Thiết lập nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính toán công trình.
- Kết xuất dữ liệu ra các môi trường khác như: SAP 2000, SAFE, AUTOCAD,
ACCESS, WORD, NOTEPAD.
- Đặc biệt là việc xuất các mức sàn tầng của công trình sang chương trình phụ trợ
SAFE để tính toán sàn BT cốt thép. Kết quả cuối cùng đạt được là biểu đồ nội lực.
Diện tích thép Fa. Bố trí triển khai thép sàn.
-Ngoài ra, ETABS có thể tính toán và thiết kế cho cấu kiện dầm tổ hợp
(Composite Beam). Thực hiện thiết kế chi tiết liên kết tại các nút đối với kết cấu thép
(Joint Steel Design) theo các tiêu chuẩn thông dụng trên thế giới.
Mặc dù mới xuất hiện ở Việt Nam. Xong có thể khẳng định ETABS là phần mềm kết cấu
nổi trội và tiện dụng hơn hẳn so với các phần mềm kết cấu khác như: SAP 2000, STAAD
III/PRO, PKPM trong việc tính toán và thiết kế nhà cao tầng.
Mục tiêu của việc phát triển, xây dựng nhà cao tầng ngoài việc đảm bảo các yêu cầu về kiến
trúc, môi trường, cảnh quan, … Thì vấn đề tính toán thiết kế kết cấu công trình vẫn được
đặt lên hàng đầu. Do đó việc lựa chọn phần mềm phù hợp, rút ngắn thời gian, tiết kiệm tiền
bạc và có độ tin cậy cao hoàn toàn do các kĩ sư kết cấu và các đơn vị tư vấn quyết định.
2.2.2 Khai báo tải trọng
20
SVTH: Vũ Thế Anh Đào
Lớp : XDD51-ĐH1