Thiết kế chung cư T18 - Khu đô thị mới Xuân La - Tây Hồ - Hà Nội

Hồ – Hà Nội. 1.2. Giới thiệu chung. - Hiện nay, công trình kiến trúc cao tầng đang được xây dựng khá phổ biến ở Việt Nam với chức năng phong phú: Nhà ở, nhà làm việc, văn phòng, khách sạn, ngân hàng, trung tâm thương mại. Những công trình này đã giải quyết được phần nào nhu cầu nhà ở cho người dân cũng như nhu cầu cao về sử dụng mặt bằng xây dựng trong nội thành trong khi quỹ đất ở các thành phố lớn của nước ta vốn hết sức chật hẹp. - Nhằm mục đích phục vụ nhu cầu nhà ở của người dân thành phố Hà Nội ngày một tăng công trình được xây dựng tại khu đô thị mới Xuân La thuộc Quận Tây Hồ , Thành phố Hà Nội. Do đó, kiến trúc công trình đòi hỏi không những đáp ứng được đầy đủ các công năng sử dụng mà còn phù hợp với kiến trúc tổng thể khu đô thị nơi xây dựng công trình và phù hợp với qui hoạch chung của thành phố. - Theo dự án, công trình là nhà thuộc loại cao tầng trong khu vực, cho các hộ gia đình có thu nhập trung bình mua gồm 11 tầng: Toàn bộ lô đất có dạng hình chữ nhật, diện tích khoảng 4200 m2. - Tầng 1, gồm các gara ô tô, gara xe máy, các hộp kĩ thuật và hộp rác. Diện tích tầng 1:849,5 m2 - Tầng 2, 3 gồm sảnh và các ky-ốt bán hàng phục vụ sinh hoạt của toàn nhà. Diện tích tầng 1: 1148m2, diện tích mái sảnh tầng 1: 347m2 - Các tầng từ tầng 4 đến tầng 10 mỗi tầng gồm 8 căn hộ khép kín. Trong một tầng có 3 loại căn hộ (Căn hộ B1, B2, B3). Mỗi căn hộ có một phòng khách, 3 phòng ngủ, một bếp nấu + phòng ăn và 3 phòng vệ sinh và 2 ban công. Diện tích căn hộ loại B1 là: 104,8m2, diện tích căn hộ loại B2 là: 109,7m2, diện tích căn hộ loại B3 là: 100,6m2 Diện tích tầng điển hình: 849,5m2. - Tầng 11 gồm các phòng ăn và giải khát, khu vực ngắm cảnh. - Tầng mái gồm hệ thống kỹ thuật và tum thang máy, bể nước. - Về cấp công trình có thể xếp công trình vào loại “ Nhà nhiều tầng loại II ” (cao dưới 75m). 1.3. Địa điểm xây dựng. Khu đô thị mới: Xuân La – Tây Hồ – Hà Nội . + Tây, Nam giáp đường nội bộ khu vực. + Đông, Bắc giáp công trình khác. chương 2. các giải pháp kiến trúc của công trình 2.1. Giải pháp mặt bằng. Việc thiết kế tầng một và hai có mặt bằng hình chữ nhật và rộng hơn tầng điển hình về mặt kết cấu tạo một chân đế vững chắc cho một khối nhà cao tầng, đồng thời tạo sự vươn lên mạnh mẽ cho công trình, làm đẹp thêm cho bộ mặt của khu đô thị. Các tầng từ tầng 4 đến tầng 11 có mặt bằng bố trí tương đối đối xứng qua tâm nhà, với những ban công tạo ra sự sinh động cho ngôi nhà và một mặt đứng đẹp hơn góp phần vào kiến trúc tổng quan khu đô thị . - Mặt bằng của công trình là 1 đơn nguyên liền khối đối xứng, mặt bằng hình chữ nhật và có nhiều ban công tăng diện tích tiếp xúc của nhà với thiên nhiên. - Công trình gồm 10 tầng và một tầng mái : + Tầng 1, gồm các gara ô tô, gara xe máy, các hộp kĩ thuật và hộp rác. + Tầng 2, 3 gồm: sảnh dẫn lối vào, các phòng bảo vệ và quản lý, khu vực siêu thị. + Tầng 4 đến tầng 10 là các tầng dùng để ở, mỗi tầng gồm 8 căn hộ (Gồm 2 căn hộ loại B1, 4 căn hộ loại B2 và 2 căn hộ loại B3), mỗi căn hộ có 1 phòng khách, 3 phòng ngủ, 3 phòng vệ sinh, phòng bếp và ăn , từ 1 đến 2 ban công. Diện tích cụ thể của từng loại căn hộ như sau: Căn hộ loại B1: (Diện tích căn hộ : 104,8m2) Phòng ngủ 1: Diện tích 14,99m2 Phòng ngủ 2: Diện tích 17,37m2 Phòng ngủ 3: Diện tích 15,47m2 Phòng khách: Diện tích 19,2m2 Phòng bếp + ăn: Diện tích 9,42m2 Phòng vệ sinh + ban công: Diện tích: 28,35 m2 Căn hộ loại B2: (Diện tích căn hộ : 109,69m2) Phòng ngủ 1: Diện tích 20,8m2 Phòng ngủ 2: Diện tích 18,13m2 Phòng ngủ 3: Diện tích 12,58m2 Phòng khách: Diện tích 20,9m2 Phòng bếp + ăn: Diện tích 11,2m2 Phòng vệ sinh + ban công: Diện tích: 26,08 m2 Căn hộ loại B3: (Diện tích căn hộ : 100,57m2) Phòng ngủ 1: Diện tích 18,2m2 Phòng ngủ 2: Diện tích 12,2m2 Phòng ngủ 3: Diện tích 12,6m2 Phòng khách: Diện tích 14,78m2 Phòng bếp + ăn: Diện tích 12,04m2 Phòng vệ sinh + ban công: Diện tích: 30,75 m2 Sàn các phòng ở được lát gạch Ceramic, trần bả lăn sơn, ở những nơi có đường ống kỹ thuật dùng trần nhôm để che, sàn các phòng kỹ thuật dùng sơn chống bụi. + Trên cùng gồm tum thang máy, hộp kỹ thuật và hệ thống chống nóng, cách nhiệt và bể nước mái. Mỗi tầng có hai phòng thu gom rác thải từ trên tầng xuống. Đảm bảo giao thông theo phương đứng bố trí khu thang máy gồm 3 thang, 1 thang bộ giữa nhà, và 2 thang bộ bố trí ở hai đầu hồi nhà dùng cho việc đi lại và cứu hỏa khi có hoả hoạn xảy ra và vận chuyển bình ga lên từng căn hộ. Giao thông theo phương ngang nhà đảm bảo bằng hành lang ở giữa rộng 2,9 m đảm bảo liên hệ giữa các phòng và dẫn tới các cầu thang. 2.2. Giải pháp mặt đứng. - Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc. Mặt đứng của công trình được trang trí trang nhã, hiện đại với hệ thống cửa kính khung nhôm tại các căn phòng. Với các căn hộ có hệ thống cửa sổ mở ra không gian rộng làm tăng tiện nghi tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Giữa căn hộ và các phòng trong một căn hộ được ngăn chia bởi tường xây, trát vữa xi măng hai mặt và lăn sơn 3 nước theo chỉ dẫn kỹ thuật. - Hình thức kiến trúc của công trình mạch lạc, rõ ràng. Công trình bố cục chặt chẽ và quy mô phù hợp chức năng sử dụng góp phần tham gia vào kiến trúc chung của toàn thể khu đô thị. Đồng thời các phòng đều có ban công nhô ra phía ngoài, các ban công này đều thẳng hàng theo tầng tạo nhịp điệu theo phương đứng. 2.3. Giải pháp cung cấp điện. - Dùng nguồn điện được cung cấp từ thành phố, công trình có trạm biến áp riêng, ngoài ra còn có máy phát điện dự phòng. - Hệ thống chiếu sáng đảm bảo độ rọi từ 20 á 40 lux. Đặc biệt là đối với hành lang giữa cần phải chiếu sáng cả ban đêm và ban ngày để đảm bảo giao thông cho việc đi lại. Toàn bộ các căn hộ đều có đường điện ngầm và bảng điện riêng. Đối với các phòng có thêm yêu cầu chiếu sáng đặc biệt thì được trang bị các thiết bị chiếu sáng cấp cao. - Trong công trình các thiết bị cần thiết phải sử dụng đến điện năng: + Các loại bóng đèn: Đèn huỳnh quang, đèn sợi tóc, đèn đọc sách, đèn ngủ. + Các loại quạt trần, quạt treo tường, quạt thông gió. + Máy điều hoà cho một số phòng. - Các bảng điện, ổ cắm, công tắc được bố trí ở những nơi thuận tiện, an toàn cho người sử dụng, phòng tránh hoả hoạn trong quá trình sử dụng. * Phương thức cấp điện: - Toàn công trình cần được bố trí một buồng phân phối điện ở vị trí thuận lợi cho việc đặt cáp điện ngoài vào và cáp điện cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện bên trong công trình. Buồng phân phối này được bố trí ở phòng kỹ thuật. - Từ trạm biến thế ngoài công trình cấp điện cho buồng phân phối trong công trình bằng cáp điện ngầm dưới đất. Từ buồng phân phối điện đến các tủ điện các tầng, các thiết bị phụ tải dùng cáp điện đặt ngầm trong tường hoặc trong sàn. - Trong buồng phân phối, bố trí các tủ điện phân phối riêng cho từng tầng của công trình, như vậy để dễ quản lí, theo dõi sự sử dụng điện trong công trình. - Bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị, phụ tải như: trạm bơm, điện cứu hoả tự động, thang máy. - Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đường dây, từng khu vực, từng phòng sử dụng điện. 2.4. Hệ thống chống sét và nối đất. - Hệ thống chống sét gồm: kim thu lôi, hệ thống dây thu lôi, hệ thống dây dẫn bằng thép, cọc nối đất, tất cả được thiết kế theo đúng qui phạm hiện hành. - Toàn bộ trạm biến thế, tủ điện, thiết bị dùng điện đặt cố định đều phải có hệ thống nối đất an toàn, hình thức tiếp đất : dùng thanh thép kết hợp với cọc tiếp đất. 2.5. Giải pháp cấp, thoát nước. a/ Cấp nước. - Nguồn nước: Nước cung cấp cho công trình được lấy từ nguồn nước thành phố. - Cấp nước bên trong công trình. Theo qui mô và tính chất của công trình, nhu cầu sử dụng nước như sau: + Nước dùng cho sinh hoạt, giặt giũ; + Nước dùng cho phòng cháy, cứu hoả; + Nước dùng cho điều hoà không khí. Để đảm bảo nhu cầu sử dụng nước cho toàn công trình, yêu cầu cần có 1 bể chứa nước 213 m3. * Giải pháp cấp nước bên trong công trình: Sơ đồ phân phối nước được thiết kế theo tính chất và điều kiện kĩ thuật của nhà cao tầng, hệ thống cấp nước có thể phân vùng tương ứng cho các khối. Đối với hệ thống cấp nước có thiết kế, tính toán các vị trí đặt bể chứa nước, két nước, trạm bơm trung chuyển để cấp nước đầy đủ cho toàn công trình. b/ Thoát nước bẩn. - Nước từ bể tự hoại, nước thải sinh hoạt, được dẫn qua hệ thống đường ống thoát nước cùng với nước mưa đổ vào hệ thống thoát nước có sẵn của khu vực. - Lưu lượng thoát nước bẩn: 40 l/s. - Hệ thống thoát nước trên mái, yêu cầu đảm bảo thoát nước nhanh, không bị tắc nghẽn. - Bên trong công trình, hệ thống thoát nước bẩn được bố trí qua tất cả các phòng, là những ống nhựa đứng có hộp che. c/ Vật liệu chính của hệ thống cấp, thoát nước. - Cấp nước: Đặt một trạm bơm nước ở tầng hầm, trạm bơm có 2-3 máy bơm đủ đảm bảo cung cấp nước thường xuyên cho các phòng, các tầng. Những ống cấp nước: dùng ống sắt tráng kẽm có D = (15- 50) mm, nếu những ống có đường kính lớn hơn 50mm, dùng ống PVC áp lực cao. - Thoát nước: Để dễ dàng thoát nước bẩn, dùng ống nhựa PVC có đường kính 110 mm hoặc lớn hơn, đối với những ống đi dưới đất dùng ống bê tông hoặc ống sành chịu áp lực. Thiết bị vệ sinh tuỳ theo điều kiện mà áp dụng các trang thiết bị cho phù hợp, có thể sử dụng thiết bị ngoại hoặc nội có chất lượng tốt, tính năng cao. 2.6. Giải pháp thông gió, cấp nhiệt. - Công trình được đảm bảo thông gió tự nhiên nhờ hệ thống hành lang, mỗi căn hộ đều có ban công, cửa sổ có kích thước, vị trí hợp lí. - Công trình có hệ thống quạt đẩy, quạt trần, để điều tiết nhiệt độ và khí hậu đảm bảo yêu cầu thông thoáng cho làm việc, nghỉ ngơi. - Tại các buồng vệ sinh có hệ thống quạt thông gió. 2.7. Giải pháp phòng cháy, chữa cháy. Giải pháp phòng cháy, chữa cháy phải tuân theo tiêu chuẩn phòng cháy- chữa cháy cho nhà cao tầng của Việt Nam hiện hành. Hệ thống phòng cháy - chữa cháy phải được trang bị các thiết bị sau: - Hộp đựng ống mềm và vòi phun nước được bố trí ở các vị trí thích hợp của từng tầng. - Máy bơm nước chữa cháy được đặt ở tầng kĩ thuật. - Bể chứa nước chữa cháy. - Hệ thống chống cháy tự động bằng hoá chất. - Hệ thống báo cháy gồm : đầu báo khói, hệ thống báo động. 2.8. Hệ thống giao thông cho công trình. - Là phương tiện giao thông theo phương đứng của toàn công trình. Công trình có 3 thang máy dân dụng, 1 thang bộ chính tại giữa nhà. - Đồng thời để đảm bảo an toàn khi có hoả hoạn xảy ra và đề phòng thang máy bị hỏng hóc công trình được bố trí thêm 2 thang bộ ở hai đầu hồi nhà. chương 3. các Giải pháp Kỹ thuật của công trình 3.1. Hệ thống điện. Hệ thống điện cho toàn bộ công trình được thiết kế và sử dụng điện trong toàn bộ công trình tuân theo các nguyên tắc sau: + Đặt ở nơi khô ráo, với những đoạn hệ thống điện đặt gần nơi có hệ thống nước phải có biện pháp cách nước. + Tuyệt đối không đặt gần nơi có thể phát sinh hỏa hoạn. + Dễ dàng sử dụng cũng như sửa chữa khi có sự cố. + Phù hợp với giải pháp Kiến trúc và Kết cấu để đơn giản trong thi công lắp đặt, cũng như đảm bảo thẩm mỹ công trình. Hệ thống điện được thiết kế theo dạng hình cây. Bắt đầu từ trạm điều khiển trung tâm, từ đây dẫn đến từng tầng và tiếp tục dẫn đến toàn bộ các phòng trong tầng đó. Tại tầng hầm còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho toàn bộ khu nhà. 3.2. Hệ thống nước. Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cung cấp nước của Thành phố được chứa trong bể ngầm riêng sau đó cung cấp đến từng nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kế phù hợp với yêu cầu sử dụng cũng như các giải pháp Kiến trúc, Kết cấu. Tất cả các khu vệ sinh và phòng phục vụ đều được bố trí các ống cấp nước và thoát nước. Đường ống cấp nước được nối với bể nước ở trên mái. Tại tầng hầm có bể nước dự trữ và nước được bơm lên tầng mái. Toàn bộ hệ thống thoát nước trước khi ra hệ thống thoát nước thành phố phải qua trạm xử lý nước thải để nước thải ra đảm bảo các tiêu chuẩn của ủy ban môi trường thành phố. Hệ thống thoát nước mưa có đường ống riêng đưa thẳng ra hệ thống thoát nước thành phố. Hệ thống nước cứu hỏa được thiết kế riêng biệt gồm một trạm bơm tại tầng hầm, một bể chứa riêng trên mái và hệ thống đường ống riêng đi toàn bộ ngôi nhà. Tại các tầng đều có các hộp chữa cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang. 3.3. Hệ thống giao thông nội bộ. Toàn bộ công trình có một sảnh chung làm hành lang thông phòng, 3 cầu thang bộ phục vụ giao thông nội bộ gữa các tầng và 3 buồng thang máy phục vụ cho việc giao thông lên cao. Các cầu thang được thiết kế đúng nguyên lý kiến trúc đảm bảo lưu thông thuận tiện cả cho sử dụng hàng ngày và khi xảy ra hoả hoạn. 3.4. Hệ thống thông gió chiếu sáng. Công trình được thông gió tự nhiên bằng các hệ thống cửa sổ, khu cầu thang và sảnh giữa được bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo. Tất cả các hệ thống cửa đều có tác dụng thông gió cho công trình. Do công trình nhà ở nên các yêu cầu về chiếu sáng là rất quan trọng. Phải đảm bảo đủ ánh sáng cho các phòng. Chính vì vậy mà các căn hộ của công trình đều được được bố trí tiếp giáp với bên ngoài đảm bảo chiếu sáng tự nhiên. 3.5. Hệ thống phòng cháy chữa cháy. Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi công cộng những nơi có khả năng gây cháy cao như nhà bếp, nguồn điện. Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy. Mỗi tầng đều có bình đựng Canxi Cacbonat và axit Sunfuric có vòi phun để phòng khi hoả hoạn. Các hành lang cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có hỏa hoạn, 1 thang bộ được bố trí cạnh thang máy, 2 thang bộ bố trí tại hai đầu hồi có kích thước phù hợp với tiêu chuẩn kiến trúc và thoát hiểm khi có hoả hoạn hay các sự cố khác. Các bể chứa nước trong công trình đủ cung cấp nước cứu hoả trong 2 giờ. Khi phát hiện có cháy, phòng bảo vệ và quản lý sẽ nhận được tín hiệu và kịp thời kiểm soát khống chế hoả hoạn cho công trình. chương 4. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 270C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là 120C. Thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt : Mùa nóng (từ tháng 4 đến tháng 11), mùa lạnh (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau). Độ ẩm trung bình 75% - 80%. Hai hướng gió chủ yếu là gió Đông Nam và Đông Bắc, tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11, tốc độ gió lớn nhất là 28m/s. Địa chất công trình thuộc loại đất yếu, cần chú ý khi lựa chọn phương án thiết kế móng (Xem báo cáo địa chất công trình ở phần thiết kế móng). chương 5. các giải pháp kết cấu của công trình Công trình xây dựng muốn đạt hiệu quả kinh tế thì điều đầu tiên là phải lựa chọn cho nó một sơ đồ kết cấu hợp lý. Sơ đồ kết cấu này phải thỏa mãn được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực, độ bền vững, ổn định cũng như yêu cầu về tính kinh tế. Hiện nay để xây dựng nhà cao tầng, người ta thường sử dụng các sơ đồ kết cấu sau : + Khung chịu lực. + Vách cứng chịu lực. + Hệ khung + vách kết hợp chịu lực. Ta nhận thấy: - Hệ kết cấu khung chịu lực được tạo thành từ các phần tử đứng (cột) và phần tử ngang (dầm) liên kết cứng tại chỗ giao nhau giữa chúng. Dưới tác động của các loại tải trọng thì cột và dầm là kết cấu chịu lực chính của công trình. Hệ kết cấu này có ưu điểm là rất linh hoạt cho việc bố trí kiến trúc song nó tỏ ra không kinh tế khi áp dụng cho các công trình có độ cao lớn, chịu tải trọng ngang lớn do tiết diện cột to, dầm cao, tốn diện tích mặt bằng và làm giảm chiều cao thông thuỷ của tầng. Hệ kết cấu này thường dùng cho các nhà có độ cao vừa phải. - Hệ kết cấu tường cứng chịu lực (hay hệ vách, lõi, hộp chịu lực) có độ cứng ngang rất lớn, khả năng chịu lực đặc biệt là tải trọng ngang rất tốt, phù hợp cho những công trình xây dựng có chiều cao lớn song nó hạn chế về khả năng bố trí không gian và rất tốn kém về mặt kinh tế. Ta không nên dùng hệ kết cấu này cho các công trình cỡ vừa và nhỏ. - Hệ kết cấu khung, vách , lõi cứng cùng tham gia chịu lực thường được sử dụng cho các nhà cao tầng có số tầng nhỏ hơn 20. Với số tầng như vậy, sự kết hợp của kết cấu khung và kết cấu vách lõi cùng chịu lực tỏ ra rất hiệu quả cả về phương diện kỹ thuật cũng như phương diện kinh tế. Hệ khung (cột+dầm) ngoài việc chịu phần lớn tải trọng đứng còn tham gia chịu tải trọng ngang. Lõi cứng được bố trí vào vị trí lõi thang máy và vách cứng được bố trí vào vị trí tường chịu lực của công trình nhằm làm tăng độ cứng ngang cho công trình mà không ảnh hưởng đến không gian kiến trúc cũng như tính thẩm mỹ của công trình. Đối với công trình này, hệ kết cấu khung, vách, lõi cứng cùng tham gia chịu lực tập trung được nhiều ưu diểm và hạn chế được nhiều nhược điểm của hai hệ kết cấu trên. Do vậy ta sử dụng hệ kết cấu khung + lõi + vách cứng cho công trình đang thiết kế. Đối với hệ kết cấu móng, do công trình có tải trọng lớn, nền đất trung bình, lớp đất tốt ở độ sâu -20m, nên sử dụng hệ móng cọc sâu. Có 3 dạng móng cọc sâu thường được sử dụng: + Móng cọc đóng BTCT + Móng cọc ép BTCT + Móng cọc nhồi BTCT Em nhận thấy công trình có tải trọng lớn, song lớp đất tốt ở độ sâu vừa phải, lại thi công ở trong khu vực dân cư, vậy nên lựa chọn phương án kết cấu móng cọc ép BTCT là hợp lý nhất. phần 2 kết cấu 45% giáo viên hướng dẫn kết cấu : ths. Nguyễn mạnh cường. sinh viên thực hiện : phạm văn cương. lớp : xd 901 Mssv : 091218 Thuyết minh phần kết cấu nhiệm vụ: 1.Thiết kế khung trục 6. 2.Thiết kế sàn tầng điển hình. 3.Thiết kế cầu thang bộ điển hình. 4.Thiết kế móng khung trục 6. . Các bản vẽ kèm theo: KC 01 – Kết cấu sàn tầng điển hình. KC 02, KC 03 – Kết cấu khung K6. KC 04 – Kết cấu cầu thang bộ. KC05 – Kết cấu móng. chương 1 . Cơ sở tính toán 1.1. Các tài liệu sử dụng trong tính toán. 1. Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. 2. TCVN 5574-1991 Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế. 3. TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế. 4. TCVN 40-1987 Kết cấu xây dựng và nền nguyên tắc cơ bản về tính toán. 5. TCVN 5575-1991 Kết cấu tính toán thép. Tiêu chuẩn thiết kế. 1.2. Tài liệu tham khảo. Thiết kế kết cấu nhà cao tầng bằng Etabs 9.0.4 – Nguyễn Khánh Hùng. 2. Giáo trình giảng dạy chương trình Etabs – Ths Hoàng Chính Nhân. Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) – Gs Ts Ngô Thế Phong, Pts Lý Trần Cường, Pts Trịnh Kim Đạm, Pts Nguyễn Lê Ninh. Lý thuyết nén lệch tâm xiên dựa theo tiêu chuẩn của Anh BS 8110-1985 do Giáo sư Nguyễn Đình Cống soạn và cải tiến theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991. Kết cấu thép II (công trình dân dụng và công nghiệp) – Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang. 1.3. vật liệu dùng trong tính toán. 1.3.1. Bê tông. - Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991. + Bê tông với chất kết dính là xi măng cùng với các cốt liệu đá, cát vàng và được tạo nên một cấu trúc đặc trắc. Với cấu trúc này, bê tông có khối lượng riêng ~ 2500 KG/m3. + Mác bê tông theo cường độ chịu nén, tính theo đơn vị MPa, bê tông được dưỡng hộ cũng như được thí nghiệm theo quy định và tiêu chuẩn của nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam. Mác bê tông dùng trong tính toán cho công trình là B20. - Cấp độ bền chịu nén của bêtông B20: a. Với trạng thái nén: + Cường độ tiêu chuẩn về nén : 11,5 Mpa. + Cường độ tính toán về nén : 0,9 MPa. b. Môđun đàn hồi của bê tông: Được xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên. Với c ấp độ bền B20 thì Eb = 27000 MPa. 1.3.2. Thép. Thép làm cốt thép cho cấu kiện bê tông cốt thép dùng loại thép sợi thông thường theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 1991. Cốt thép chịu lực cho các dầm, cột dùng nhóm AII, cốt thép đai, cốt thép giá, cốt thép cấu tạo và thép dùng cho bản sàn dùng nhóm AI. Cường độ của cốt thép cho trong bảng sau: Chủng loại Cốt thép Cường độ tiêu chuẩn (KG/cm2) Cường độ tính toán (KG/cm2) AI AII 2400 3000 2300 2800 Môđun đàn hồi của cốt thép: Es = 21.10-4 MPa. 1.3.3. Các loại vật liệu khác. - Gạch đặc Hà Bắc - Cát vàng sông Lô - Cát đen sông Hồng - Đá Kiện Khê (Hà Nam) hoặc Đồng Mỏ (Lạng Sơn). - Sơn che phủ màu nâu hồng. - Bi tum chống thấm. Mọi loại vật liệu sử dụng đều phải qua thí nghiệm kiểm định để xác định cường độ thực tế cũng như các chỉ tiêu cơ lý khác và độ sạch. Khi đạt tiêu chuẩn thiết kế mới được đưa vào sử dụng. Chương 2. lựa chọn Giải pháp kết cấu Khái quát chung: Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình có vai trò quan trọng tạo tiền đề cơ bản để người thiết kế có được định hướng thiết lập mô hình, hệ kết cấu chịu lực cho công trình đảm bảo yêu cầu về độ bền, độ ổn định phù hợp với yêu cầu kiến trúc, thuận tiện trong sử dụng và đem lại hiệu quả kinh tế. Trong thiết kế kết 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, đường ống, yêu cầu thiết bị thi công, tiến độ thi công, đặc biệt là giá thành công trình và sự hiệu quả của kết cấu mà ta chọn. 2.1. Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng. 2.1.1. Tải trọng ngang. Trong kết cấu thấp tầng tải trọng ngang sinh ra là rất nhỏ theo sự tăng lên của độ cao. Còn trong kết cấu cao tầng, nội lực, chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lên rất nhanh theo độ cao. áp lực gió, động đất là các nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. Nếu công trình xem như một thanh công xôn ngàm tại mặt đất thì lực dọc tỷ lệ với chiều cao, mô men do tải trọng ngang tỉ lệ với bình phương chiều cao. M = P´ H (Tải trọng tập trung) M = q´ H2/2 (Tải trọng phân bố đều) Chuyển vị do tải trọng ngang tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc bốn của chiều cao: D =P´H3/3EJ (Tải trọng tập trung) D =q´H4/8EJ (Tải trọng phân bố đều) Trong đó: P-Tải trọng tập trung; q - Tải trọng phân bố; H - Chiều cao công trình. Do vậy tải trọng ngang của nhà cao tầng trở thành nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. 2.1.2. Hạn chế chuyển vị. Theo sự tăng lên của chiều cao nhà, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh. Trong thiết kế kết cấu, không chỉ yêu cầu thiết kế có đủ khả năng chịu lực mà còn yêu cầu kết cấu có đủ độ cứng cho phép. Khi chuyển vị ngang lớn thì thường gây ra các hậu quả sau: Làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ đặc biệt là kết cấu đứng: Khi chuyển vị tăng lên, độ lệch tâm tăng lên do vậy nếu nội lực tăng lên vượt quá khả năng chịu lực của kết cấu sẽ làm sụp đổ công trình. Làm cho người sống và làm việc cảm thấy khó chịu và hoảng sợ, ảnh hưởng đến công tác và sinh hoạt. Làm tường và một số trang trí xây dựng bị nứt và phá hỏng, làm cho ray thang máy bị biến dạng, đường ống, đường điện bị phá hoại. Do vậy cần phải hạn chế chuyển vị ngang. 2.1.3. Giảm trọng lượng bản thân. Xem xét từ sức chịu tải của nền đất. Nếu cùng một cường độ thì khi giảm trọng lượng bản thân có thể tăng lên một số tầng khác. Xét về mặt dao động, giảm trọng lượng bản thân tức là giảm khối lượng tham gia dao động như vậy giảm được thành phần động của gió và động đất... Xét về mặt kinh tế, giảm trọng lượng bản thân tức là tiết kiệm vật liệu, giảm giá thành công trình bên cạnh đó còn tăng được không gian sử dụng. Từ các nhận xét trên ta thấy trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng cần quan tâm đến giảm trọng lượng bản thân kết cấu. 2.2. Giải pháp móng cho công trình. Vì công trình là nhà cao tầng nên tải trọng đứng truyền xuống móng nhân theo số tầng là rất lớn. Mặt khác vì chiều cao lớn nên tải trọng ngang (gió, động đất) tác dụng là rất lớn, đòi hỏi móng có độ ổn định cao. Do đó phương án móng sâu là hợp lý nhất để chịu được tải trọng từ công trình truyền xuống. Móng cọc đóng: Ưu điểm là kiểm soát được chất lượng cọc từ khâu chế tạo đến khâu thi công nhanh. Nhưng hạn chế của nó là tiết diện nhỏ, khó xuyên qua ổ cát, thi công gây ồn và rung ảnh hưởng đến công trình thi công bên cạnh đặc biệt là khu vực thành phố. Hệ móng cọc đóng không dùng được cho các công trình có tải trọng quá lớn do không đủ chỗ bố trí các cọc. Móng cọc ép: Loại cọc này chất lượng cao, độ tin cậy cao, thi công êm dịu. Hạn chế của nó là khó xuyên qua lớp cát chặt dày, tiết diện cọc và chiều dài cọc bị hạn chế. Điều này dẫn đến khả năng chịu tải của cọc chưa cao. Móng cọc khoan nhồi: Là loại cọc đòi hỏi công nghệ thi công phức tạp. Tuy nhiên nó vẫn được dùng nhiều trong kết cấu nhà cao tầng vì nó có tiết diện và chiều sâu lớn do đó nó có thể tựa được vào lớp đất tốt nằm ở sâu vì vậy khả năng chịu tải của cọc sẽ rất lớn. Từ phân tích ở trên, với công trình này có chiều cao và tải trọng bản thân không lớn lắm nên việc sử dụng móng cọc ép sẽ đem lại sự hợp lý về khả năng chịu tải và hiệu quả kinh tế. 2.3. Giải pháp kết cấu phần thân công trình. 2.3.1. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu. a. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu chính. Căn cứ theo thiết kế ta chia ra các giải pháp kết cấu chính ra như sau: * Hệ tường chịu lực. Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường thông qua các bản sàn được xem là cứng tuyệt đối. Trong mặt phẳng của chúng các vách cứng (chính là tấm tường) làm việc như thanh công xôn có chiều cao tiết diện lớn. Với hệ kết cấu này thì khoảng không bên trong công trình còn phải phân chia thích hợp đảm bảo yêu cầu về kết cấu. Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kinh tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phương án này không thoả mãn. * Hệ khung chịu lực. Hệ được tạo bởi các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khung không gian của nhà. Hệ kết cấu này tạo ra được không gian kiến trúc khá linh hoạt. Tuy nhiên nó tỏ ra kém hiệu quả khi tải trọng ngang công trình lớn vì kết cấu khung có độ cứng chống cắt và chống xoắn không cao. Nếu muốn sử dụng hệ kết cấu này cho công trình thì tiết diện cấu kiện sẽ khá lớn, làm ảnh hưởng đến tải trọng bản thân công trình và chiều cao thông tầng của công trình. Hệ kết cấu khung chịu lực tỏ ra không hiệu quả cho công trình này. * Hệ lõi chịu lực. Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Hệ lõi chịu lực có hiệu quả với công trình có độ cao tương đối lớn, do có độ cứng chống xoắn và chống cắt lớn, tuy nhiên nó phải kết hợp được với giải pháp kiến trúc. * Hệ kết cấu hỗn hợp. - Sơ đồ giằng. Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu lực. Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén. - Sơ đồ khung - giằng. Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) được tạo ra bằng sự kết hợp giữa khung và vách cứng. Hai hệ thống khung và vách được lên kết qua hệ kết cấu sàn. 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 năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu kiến trúc. Sơ đồ này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng). b. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu sàn. Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh 2 trường hợp sau: * Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) : Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột. Đầu cột làm mũ cột để đảm bảo liên kết chắc chắn và tránh hiện tượng đâm thủng bản sàn. - Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. Tiết kiệm được không gian sử dụng. - Nhược điểm: Tính toán, cấu tạo phức tạp, tốn kém vật liệu. Trong một số trường hợp gây ảnh hưởng đến giải pháp kiến trúc vì bắt buộc phải làm mũ cột. Hệ sàn nấm có chiều dày toàn bộ sàn nhỏ, làm tăng chiều cao sử dụng do đó dễ tạo không gian để bố trí các thiết bị dưới sàn (thông gió, điện, nước, phòng cháy và có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông khi thi công. Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm là không phù hợp với công trình vì không đảm bảo tính kinh tế. * Kết cấu sàn dầm Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm. Khối lượng bê tông ít hơn dẫn đến khối lượng tham gia dao động giảm. Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hưởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng. Tuy nhiên phương án này phù hợp với công trình vì chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,3 m. 2.3.2. Lựa chọn kết cấu chịu lực chính. Qua việc phân tích phương án kết cấu chính ta nhận thấy sơ đồ khung - giằng là hợp lý nhất. Việc sử dụng kết cấu vách, lõi cùng chịu tải trọng đứng và ngang với khung sẽ làm tăng hiệu quả chịu lực của toàn bộ kết cấu, đồng thời sẽ giảm được tiết diện cột ở tầng dưới của khung. Vậy ta chọn hệ kết cấu này. Qua so sánh phân tích phương án kết cấu sàn, ta chọn kết cấu sàn dầm toàn khối. 2.3.3. Sơ đồ tính của hệ kết cấu. + Mô hình hoá hệ kết cấu chịu lực chính phần thân của công trình bằng hệ khung không gian (frames) nút cứng liên kết cứng với hệ vách lõi (shells). + Liên kết cột, vách, lõi với đất xem là ngàm cứng tại cốt -0.3 m phù hợp với yêu cầu lắp đặt hệ thống kỹ thuật của công trình . + Sử dụng phần mềm tính kết cấu Etabs để tính toán với : Các dầm chính, dầm phụ, cột là các phần tử Frame, lõi cứng, vách cứng và sàn là các phần tử Shell. Độ cứng của sàn ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ kết cấu được mô tả bằng hệ các liên kết constraints bảo đảm các nút trong cùng một mặt phẳng sẽ có cùng chuyển vị ngang. 2.4. Lựa chọn kích thước tiết diện các cấu kiện. 2.4.1. Bản sàn. Chiều dày bản chọn sơ bộ theo công thức: với D = 0,8 – 1,4 Ta có l = 520 cm; chọn D = 1 Với bản kê bốn cạnh chọn m = 40 - 45, ta chọn m = 45 ta có chiều dày sơ bộ của bản sàn: Chọn thống nhất hb = 12 cm cho toàn bộ các mặt sàn, 2.4.2 Dầm. * Chọn dầm ngang: - Nhịp của dầm ld = 980 cm - Chọn sơ bộ hdc; Chọn hdc =80cm, bdc = 40 cm * Chọn dầm dọc: - Nhịp của dầm ld = 700 cm - Chọn sơ bộ hdc ; Chọn hdc = 70cm, bdc=30 cm * Chọn dầm phụ: - Nhịp của dầm ld =520 cm Chọn sơ bộ hdp ; Chọn hdp = 35 cm, bdp = 22 cm - Nhịp của dầm ld = 390 cm,._. và các dầm Lôgia: Chọn sơ bộ hdp ; Chọn hdp = 35 cm, bdp = 22 cm 2.4.3. Chọn kích thước tường. * Tường bao. Được xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên tường dày 22 cm xây bằng gạch đặc M75. Tường có hai lớp trát dày 2 x 1,5 cm * Tường ngăn. Dùng ngăn chia không gian trong mỗi tầng, song tuỳ theo việc ngăn giữa các căn hộ hay ngăn trong 1 căn hộ mà có thể là tường 22 cm hoặc 11 cm. 2.4.4. Chọn kích thước cột. Kích thước của cột được xác định theo công thức : A : Diện tích tiết diện ngang của cột kt : Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh cột, kt = 1,05 N : Lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột Rb : Cấp độ bền chịu nén của bê tông B20 có Rb=11,5Mpa =1150(T/m2) Ta có lực nén lớn nhất của cột được xác định theo công thức : N = q.Fs . ms Với Fs : Là diện tích chịu tải của cột q : Tải trọng trên đơn vị diện tích sàn gồm tĩnh tải và hoạt tải q=(429,5+195) =624,5 (kG/m2) ms: Số sàn phía trên thiết diện đang xét(kể cả mái) Để điều kịên chịu lực cũng như tiết kiệm vật liệu, thuật lợi trong quá trình thi công ta thay đổi tiết diện của cột theo phương đứng, thay đổi ba lần từ tầng 1->tầng 3 từ tầng 4->8 và từ tầng 9 ->11. diện truyền tải vào cột khung K6 Tiết diện cột: Cột từ tầng 9 đến tầng11: Chọn tiết diện 35x50 cm Cột từ tầng 6 đến tầng 8: Chọn tiết diện 50x70 cm Cột từ tầng 1 đến tầng 5: Chọn tiết diện 60x80 cm Chương 3. tải trọng và tác động. 3.1. Tải trọng đứng. 3.1.1. Tĩnh tải. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu như cột, dầm, sàn và tải trọng do tường, vách kính đặt trên công trình. Khi xác định tĩnh tải riêng tải trọng bản thân của các phần tử cột và dầm sẽ được Etabs tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân. Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn. Cấu tạo các lớp sàn phòng làm việc, phòng ở và phòng vệ sinh như hình vẽ sau. Trọng lượng phân bố đều các lớp sàn cho trong bảng sau. a. Tĩnh tải sàn: Cấu tạo các loại sàn: S1 (sàn tầng 2 và 3): S2 (sàn nhà ở): - Gạch lát dày 8mm - Gạch lát dày 8mm - Vữa lót dày 20mm - Vữa lót dày 20mm - Sàn BTCT dày 180mm - Sàn BTCT dày 120mm - Vữa trát trần dày 15mm - Vữa trát trần dày 15mm S3 (Sàn phòng vệ sinh, ban công): M1 ( Sân thượng và mái): - Gạch lát dày 8mm - 2 lớp gạch lá nem dày 40mm - Vữa lót dày 20mm - Vữa lót dày 20mm - Quét sơn chống thấm FLINCODE - Gạch thông tâm dày 200mm - Sàn BTCT dày 120mm - Vữa lót dày 20mm - Vữa trát trần dày 15mm - Sàn BTCT dày 120mm - Vữa trát trần dày 15mm S4 (Sàn thang) : S5 (Chiếu nghỉ): - Lát gạch Ceramic - Lát gạch Ceramic - Vữa ximăng M75# dày30mm - Vữa ximăng M75# dày 30mm - Bậc gạch M75 150x300 - Bản BTCT dày 120mm - Bản BTCT dày 120mm - Vữa trát trần 15 mm - Vữa trát trần 15 mm * Trọng lượng bản thân sàn ở: gi = nigihI Bảng 1: Tính tĩnh tải sàn ở TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.01 2000 16 1.1 17.6 2 Vữa lót 0.02 1800 36 1.3 46.8 3 Sàn BTCT 0.12 2500 300 1.1 330 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.1 ồ 379 429.5 * Trọng lượng bản thân mái : gi = nigihI Bảng 2: Tính tĩnh tải sân thượng và mái TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) N Gtt (kg/m2) 1 2 lớp gạch lá nem 0.04 1800 72 1.1 79.2 2 Vữa lót 0.06 1800 108 1.3 140.4 3 Gạch lỗ 0.2 1500 300 1.1 330 4 Sàn BTCT 0.12 2500 300 1.1 330 5 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.1 ồ 807 914.7 * Tĩnh tải cầu thang: Bảng 3: Tĩnh tải cầu thang TT Cấu tạo các lớp g (kg/m3) Gtc (kg/m2) N Gtt (kg/m2) 1 Lát gạch granite 20 2000 40 1.1 44 2 Vữa ximăng M75# dày 30 1800 54 1.3 35.1 3 Bậc gạch d = 145 mm 1800 261 1.2 313.2 4 Bản BTCT dày 120mm 2500 300 1.1 330 5 Vữa trát trần 15 mm 1800 27 1.3 39 ồ 673 761.13 Bảng 4: Tĩnh tải chiếu nghỉ TT Cấu tạo các lớp g (kg/m3) Gtc (kg/m2) N Gtt (kg/m2) 1 Lát gạch granite 20 2000 40 1.1 44 2 Vữa ximăng M75# 1800 27 1.3 35.1 3 Bản BTCT dày 120mm 2500 300 1.1 330 4 Vữa trát trần 15 mm 1800 27 1.3 35.1 ồ 394.4 444.2 * Trọng lượng bản thân sàn siêu thị: gi = nigihI Bảng 5: Tính tĩnh tải sàn tầng 2,3 TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.008 2000 16 1.1 17.60 2 Vữa lót 0.020 1800 36 1.3 46.80 3 Đan BTCT 0.120 2500 450 1.1 330.00 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.10 ồ 379 429.5 * Tĩnh tải của bể nước trên mái. Bảng 6 : Tĩnh tải bể nước trên mái * Tĩnh tải của vách kính. Bảng 7 : Tĩnh tải vách kính Bảng 8 : Tĩnh tải các loại sàn TT Sàn Chú thích Ký hiệu qtc(kG/m3) qtt(kG/m3) 1 S1 Sàn tầng 2và 3 q1 379 429.5 2 S2 Sàn tầng điển hình q2 379 429.5 3 S4 Bản thang q4 673 761.13 4 S5 Chiếu nghỉ q5 394.4 444.2 5 M1 Sàn tầng 11 và mái qm 807 914.7 b. Trọng lượng tường. Tầng 2và tầng 3 là siêu thị do đó trọng lượng tường không đáng kể, coi như trên các ô bản không có tải trọng này.Trọng lượng tường trên các dầm biên và dầm tầng điển hình được quy về tải trọng phân bố đều trên m dài dầm . 3.1.2. Hoạt tải người. Tải trọng hoạt tải người phân bố trên sàn các tầng được lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN: 2737-95 Bảng 7: Tính hoạt tải người TT Loại phòng Ptc (kg/m2) n Ptt (kg/m2) 1 Phòng ngủ 150 1.3 195 2 Phòng ăn, bếp 150 1.3 195 3 Phòng khách 150 1.3 195 4 Phòng tắm, WC 150 1.3 195 5 Hành lang 300 1.2 360 6 Ban công 200 1.2 240 7 Siêu thị 400 1.2 480 8 Sân thượng 150 1.3 195 9 Tầng mái 75 1.3 97.5 3.2. Tải trọng ngang. 3.2.1. Tải trọng gió. Tải trọng gió được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-95. Vì công trình có chiều cao lớn (H < 40,0m), do đó công trình không phải tính toán đến thành phần gió động. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió tác dụng phân bố đều trên một đơn vị diện tích được xác định theo công thức sau: Wtt = n.Wo.k.c Trong đó: -n : hệ số tin cậy của tải gió n = 1.2 -Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió. Theo TCVN 2737-95, khu vực Hà Nội thuộc vùng II-B có Wo= 95 kG/m2. - k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình, hệ số k tra theo bảng 5 - TCVN 2737-95. Địa hình dạng B. - c: Hệ số khí động , lấy theo chỉ dẫn bảng 6 - TCVN 2737-95, phụ thuộc vào hình khối công trình và hình dạng bề mặt đón gió. Với công trình có hình khối chữ nhật, bề mặt công trình vuông góc với hướng gió thì hệ số khí động đối với mặt đón gió là c = 0,8 và với mặt hút gió là c = 0,6. áp lực gió thay đổi theo độ cao của công trình theo hệ số k. Để đơn giản trong tính toán, trong khoảng mỗi tầng ta coi áp lực gió là phân bố đều, hệ số k lấy là giá trị ứng với độ cao tại mức sàn tầng trên. Giá trị hệ số k và áp lực gió phân bố từng tầng được tính như trong bảng. Tải trọng gió được quy về phân bố đều trên các mức sàn theo diện chịu tải cho mỗi sàn là một nửa chiều cao tầng trên và dưới sàn. Wtầng= W.Hct Trong đó: + Hct là chiều cao tầngthứ i. + W là tải trọng gió tổng cộng gió phía đẩy và gió phía hút. Bảng 8: Tải trọng gió tiêu chuẩn phân bố theo độ cao nhà Sàn Z (m) K Cđẩy Chút W0 Hct (m) n Wđẩy (kg/m) Whút (kg/m) kG/cm2 2 3 0.810 0.8 0.6 95 3.0 1.2 288.10 216.08 3 7.8 0.947 0.8 0.6 95 4.8 1.2 401.60 301.20 4 12.3 1.037 0.8 0.6 95 4.5 1.2 368.84 276.63 5 15.6 1.086 0.8 0.6 95 3.3 1.2 326.84 245.13 6 18.9 1.119 0.8 0.6 95 3.3 1.2 336.77 252.58 7 22.2 1.150 0.8 0.6 95 3.3 1.2 346.10 259.58 8 25.5 1.180 0.8 0.6 95 3.3 1.2 355.13 266.35 9 28.8 1.209 0.8 0.6 95 3.3 1.2 363.86 272.90 10 32.1 1.233 0.8 0.6 95 3.3 1.2 387.95 290.96 11 35.4 1.252 0.8 0.6 95 3.3 1.2 393.93 295.45 Mái 39.0 1.274 0.8 0.6 95 3.6 1.2 400.85 300.64 3.3. Tính toán nội lực. 3.3.1. Sơ đồ tính toán. Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung không gian ngàm tại mặt đài móng. Lõi cứng (lồng thang máy) được chia ra thành các phần tử shell. Trục tính toán của các phần lấy như sau: Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn. Trục cột giữa trùng trục trục hình học của cột. Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tương ứng, chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn. 3.3.2. Tải trọng. Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân; hoạt tải sử dụng; tải trọng gió. Tĩnh tải được chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình. Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh theo các phương X,Y,-X,-Y. Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau: . Trường hợp tải 1: Tĩnh tải . . Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng. . Trường hợp tải 4: Gió X dương. . Trường hợp tải 5: Gió Y dương. 3.3.3. Phương pháp tính. Dùng chương trình Etabs9.0.4 để giải nội lực. Kết quả tính toán nội lực xem trong phần phụ lục (chỉ lấy ra kết quả nội lực cần dùng trong tính toán). 3.3.4. Tính khối lượng các tầng. Tải trọng tầng của công trình được tính bằng phần mền Etabs 9.0.4, theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, và TCXD 229-1999, về chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió. Tại điều 3.2.4 của TCXD 229-1999, bảng 1 thì khối lượng tạm thời trên công trình trong việc tính toán động lực của tải trọng gió có hệ số chiết giảm khối lượng (với người, đồ đạc trên sàn tính tương đương phân bố đều) các công trình dân dụng là 0,5. - Khối lượng công trình tính động lực gió : QT = TT + 0,5.HT Bảng 9: Trọng lượng sàn Tầng Loại sàn Diện tích m2 TL sàn kG/m2 Tường kG/m2 Hoạt tải kG/m2 TổngkG/m2 Tổng TL Tấn 2á3 Siêu thị 809.1 379 0 200 579 566.7 Văn Phòng 99 379 0 100 479 4á11 Nhà ở 783.24 379 77 75 531 516.4 Hành lang 114 379 77 150 606 Ban công 95.94 379 0 100 479 Mái Hành lang 114 379 0 150 529 356.3 Sân thượng 493.28 807 0 75 882 Ban công 65.7 807 0 100 907 Sàn mái 403.96 807 0 75 882 Bảng 10: Trọng lượng dầm Chương 4. tổ hợp tải trọng 4.1. Tính toán nội lực. 4.1.1. Sơ đồ tính toán. Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung không gian ngàm tại mặt đài móng. Lõi cứng (lồng thang máy) được chia ra thành các phần tử shell. Trục tính toán của các phần lấy như sau: Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn. Trục cột giữa trùng trục trục hình học của cột. Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tương ứng, chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn 4.1.2. Tải trọng. Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân; hoạt tải sử dụng; tải trọng gió. Tĩnh tải được chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình. Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh và thành phần gió động tính với dạng dao động riêng đầu tiên theo các phương X,Y,-X,-Y Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau: . Trường hợp tải 1: Tĩnh tải . . Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng. . Trường hợp tải 3: Gió theo phương X. . Trường hợp tải 4: Gió theo phương Y 4.1.3. Phương pháp tính. Dùng chương trình ETABS 9.0.4 để giải nội lực. Kết quả tính toán nội lực xem trong phần phụ lục (chỉ lấy ra kết quả nội lực cần dùng trong tính toán). 4.1.4. Kiểm tra kết quả tính toán. Trong quá trình giải lực bằng chương trình ETABS 9.0.4, có thể có những sai lệch về kết quả do nhiều nguyên nhân: lỗi chương trình; do vào sai số liệu; do quan niệm sai về sơ đồ kết cấu, tải trọng...Để có cơ sở khẳng định về sự đúng đắn hoặc đáng tin cậy của kết quả tính toán bằng máy, ta tiến hành một số tính toán so sánh kiểm tra như sau : Sau khi có kết quả nội lực từ chương trình ETABS 9.0.4. Chúng ta cần phải đánh giá được sự hợp lý của kết quả đó trước khi dùng để tính toán. Sự đánh giá dựa trên những kiến thức về cơ học kết cấu và mang tính sơ bộ, tổng quát, không tính toán một cách cụ thể cho từng phần tử cấu kiện. - Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen, cách kiểm tra như sau: . Đối với các trường hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen có dạng gần như đối xứng ( công trình gần đối xứng). . Đối với tải trọng ngang (gió), biểu đồ momen trong khung phải âm ở phần dưới và dương ở phần trên của cột, dương ở đầu thanh và âm ở cuối thanh của các thanh ngang theo hướng gió. - Về mặt định lượng: . Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mức tầng đó trở lên. . Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đường nối tung độ momen âm đến tung độ momen dương ở giữa nhịp có giá trị bằng . Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nội lực tính được là đáng tin cậy. Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kế móng. 4.2. Tổ hợp tải trọng. Các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung không gian được giải riêng rẽ bao gồm:Tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió theo các phương X,Y,-X,-Y. Để tính toán cốt thép cho cấu kiện, ta tiến hành tổ hợp sự tác động của các tải trọng để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất cho phần tử cấu kiện. 4.3. Tổ hợp nội lực. Nội lực được tổ hợp với các loại tổ hợp sau: Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II. - Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do tĩnh tải với một nội lực hoạt tải (hoạt tải hoặc tải trọng gió). - Tổ hợp cơ bản II: gồm nội lực do tĩnh tải với ít nhất 2 trường hợp nội lực do hoạt tải hoặc tải trọng gió gây ra với hệ số tổ hợp của tải trọng ngắn hạn là 0,9. Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và các phần tử cột trong Phụ lục. Chương 5. tính toán cấu kiện 5.1. TíNH TOáN Ô SàN. 5.1.1. Mặt bằng kết cấu sàn tầng điển hình. 5.1.2. Mặt bằng bố trí ô sàn tầng điển hình. 5.1.3. Tính toán ô sàn. a. Tĩnh tải. Chiều dày bản chọn sơ bộ theo công thức: với D = 0,8 – 1,4 Ta có l = 420cm; chọn D = 1 Với bản kê bốn cạnh chọn m = 40 - 45, ta chọn m = 45 ta có chiều dày sơ bộ của bản sàn: Chọn thống nhất hb = 12 cm cho toàn bộ các mặt sàn. Trên mặt bằng có các loại ô sàn sau: Sàn S1: Sàn pòng ngủ, sàn phòng khách, sàn bếp. Bao gồm các ô sàn: O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7, O8, O9, O13, O13’, O14, O15, O22. Cấu tạo lớp sàn: Bảng 1: * Trọng lượng bản thân sàn ở: gi = nigihI Bảng 1: Tính tĩnh tải sàn ở TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.008 2000 16 1.1 17.60 2 Vữa lót 0.020 1800 36 1.3 46.80 3 Đan BTCT 0.120 2500 300 1.1 330.00 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.10 ồ 379 429.50 Sàn S2: Sàn vệ sinh. Bao gồm các ô sàn: O7’, O8’, O9’, O16. Cấu tạo lớp sàn: Bảng 2: * Trọng lượng bản thân sàn vệ sinh: gi = nigihI Bảng 2: Tính tĩnh tải sàn vệ sinh TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.008 2000 16 1.1 17.6 2 Vữa lót 0.020 1800 36 1.3 46.8 3 Đan BTCT 0.120 2500 300 1.1 330 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.1 ồ 379 429.5 Sàn S3: Sàn lôgia. Bao gồm các ô sàn: O10, O11, O12, O17, O18, O23. Cấu tạo lớp sàn: Bảng 3: * Trọng lượng bản thân sàn ở: gi = nigihI Bảng 3: Tính tĩnh tải sàn lôgia TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.008 2000 16 1.1 17.6 2 Vữa lót 0.020 1800 36 1.3 46.8 3 Đan BTCT 0.120 2500 300 1.1 330 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.1 5 Vữa tạo dốc 0,03 1600 48 1,1 52,8 ồ 379 482.3 Sàn S4: Sàn hành lang. Bao gồm các ô sàn: O19, O20, O21. Cấu tạo lớp sàn: Bảng 4: * Trọng lượng bản thân sàn ở: gi = nigihI Bảng 4: Tính tĩnh tải sàn hành lang TT Các lớp sàn Dày (m) g (kg/m3) Gtc (kg/m2) n Gtt (kg/m2) 1 Gạch lát 0.008 2000 16 1.1 17.6 2 Vữa lót 0.020 1800 36 1.3 46.8 3 Đan BTCT 0.120 2500 300 1.1 330 4 Vữa trát trần 0.015 1800 27 1.3 35.1 ồ 379 429.5 b. Hoạt tải . Tải trọng hoạt tải người phân bố trên sàn các tầng được lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN: 2737-95 Bảng 5: Tính hoạt tải người TT Loại phòng Ptc n Ptt (kg/m2) (kg/m2) 1 Phòng ngủ 150 1.3 195 2 Phòng ăn, bếp 150 1.3 195 3 Phòng khách 150 1.3 195 4 Phòng tắm, WC 150 1.3 195 5 Hành lang 300 1.2 360 6 Ban công, lôgia 200 1.2 240 c. Tổng tải trọng tác dụng . Tổng tải trọng tác dụng lên các loại sàn: qs= gs + ps Bảng 6: Tổng tải trọng tác dụng TT Loại phòng Gs Ps Tổng 1 Phòng ở 429.5 195 624.5 2 WC 526.3 195 721.3 3 Lôgia 482.3 240 722.3 4 Hành lang 429.5 360 789.5 Ta có bảng tính tải trọng chi tiết từng ô sàn: Stt Ô sàn Tĩnh tải Hoạt tải qb (kG/m2) Chức năng Pt/c (kG/m2) n Ptt (kG/m2) 1 O1 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 2 O2 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 3 O3 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 4 O4 429.5 P.khách 150 1.3 195 624.5 5 O5 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 6 O6 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 7 O7 429.5 P.khách 150 1.3 195 624.5 8 O7' 526.3 Vệ sinh 150 1.3 195 721.3 10 O8 429.5 Bếp 150 1.3 195 624.5 11 O8' 526.3 Vệ sinh 150 1.3 195 721.3 12 O9 429.5 Bếp 150 1.3 195 624.5 13 O9' 526.3 Vệ sinh 150 1.3 195 721.3 14 O10 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 15 O11 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 16 O12 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 17 O13 429.5 P.khách 150 1.3 195 624.5 Ô13' 526.3 Vệ sinh 150 1.3 195 721.3 19 Ô14 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 20 O15 429.5 P.ngủ 150 1.3 195 624.5 21 O16 526.3 Vệ sinh 150 1.3 195 721.3 22 O17 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 23 O18 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 24 O19 429.5 Hành lang 300 1.2 360 789.5 25 O20 429.5 Hành lang 300 1.2 360 789.5 26 O21 429.5 Hành lang 300 1.2 360 789.5 27 O22 429.5 P.khách 150 1.3 195 624.5 28 O23 482.3 Lôgia 200 1.2 240 722.3 5.1.4. Xác định nội lực. a. Xét ô sàn O1 : Có: l1= 5000+150+110 = 5260 mm L2 = 5200+200+200 = 5600 mm Xét tỉ số : Bản làm việc theo 2 phương → Tính theo sơ đồ đàn hồi. Bản O1 có qs1 = 624,5 kG/cm2 , tính theo sơ đồ liên kết là bản kê 4 cạnh. Tacó : M1= m1.qb.11.l2 M2= m2.qb.11.l2 MI= -k1.qb.11.l2 M1= -k2.qb.11.l2 Mà tra bảng ta có: m1= 0,021 ; m2= 0,0114 ; k1= 0,0456 ; k2= 0,0258 Thay số ta có : b. Xét ô sàn O19: Ta có: l1= 3400+150+150 = 3700 mm L2 = 15000+200+200 = 15400 mm Xét tỉ số Bản làm việc theo 1 phương → Tính theo bản sàn loại dầm. Ta có: qb= 789,5 kG/m2 Tách 1 bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn, tacó M1= KN.m MI= 3 KN.m Tính toán tương tự với các ô bản còn lại, tacó bảng tính toán nội lực các ô sàn: Bảng 7: Bảng tính nội lực các ô sàn Stt Ô sàn Kích thớc Tỉ số qb m1 m2 k1 k2 M1 M2 MI MII l1 (m) l2 (m) l2/l1 KG/m2 KN.m KN.m KN.m KN.m 1 O1 5.0 5.2 1.359 624.5 0.021 0.011 0.046 0.026 0.303 0.016 0.657 0.37 2 O2 3.5 5.32 1.447 624.5 0.021 0.01 0.046 0.022 0.245 0.117 0.542 0.26 3 O3 3.9 5.02 1.271 624.5 0.021 0.013 0.047 0.029 0.277 0.172 0.632 0.39 4 O4 4.13 4.56 1.173 624.5 0.02 0.015 0.046 0.034 0.172 0.125 0.395 0.29 5 O5 3.41 3.76 1.026 624.5 0.018 0.018 0.043 0.041 0.137 0.13 0.319 0.3 6 O6 3.5 4.67 1.36 624.5 0.021 0.012 0.047 0.026 0.218 0.119 0.491 0.27 7 O7 4.32 4.71 1.184 624.5 0.02 0.014 0.047 0.033 0.24 0.171 0.552 0.39 8 O7' 2.25 2.65 1.246 721.3 0.021 0.011 0.047 0.03 0.076 0.041 0.174 0.11 10 O8 2.42 4.16 1.627 624.5 0.02 0.015 0.046 0.035 0.129 0.096 0.298 0.22 11 O8' 2.32 4.33 1.847 721.3 0.019 0.006 0.042 0.012 0.126 0.037 0.272 0.08 12 O9 2.48 3.72 1.429 624.5 0.021 0.011 0.037 0.024 0.119 0.061 0.211 0.14 13 O9' 2.22 3.72 1.625 721.3 0.021 0.008 0.045 0.018 0.118 0.046 0.261 0.1 14 O10 1.34 5.65 1.847 722.3 Bản làm việc theo 1 phương 0.063 0.127 15 O11 1.65 4.41 1.429 722.3 0.102 0.204 16 O12 1.68 4.89 1.622 722.3 0.077 0.154 17 O13 4.21 6.58 3.862 624.5 0.021 0.008 0.047 0.018 0.35 0.014 0.775 0.31 18 O13' 1.89 2.76 1.281 721.3 0.02 0.015 0.041 0.018 0.082 0.046 0.236 0.12 19 O14 3.41 4.36 2.174 624.5 0.021 0.013 0.047 0.03 0.183 0.117 0.418 0.27 20 O15 3.36 5.21 2.936 624.5 0.021 0.009 0.046 0.019 0.226 0.094 0.503 0.21 21 O16 2.13 3.35 1.575 721.3 0.021 0.01 0.047 0.022 0.117 0.055 0.261 0.12 22 O17 1.25 4.67 1.548 722.3 Bản làm việc theo 1 phương 0.063 0.127 23 O18 1.45 3.37 1.463 722.3 0.063 0.127 24 O19 3.7 15 2.896 789.5 0.337 0.674 25 O20 3.3 7.87 2.021 789.5 0.337 0.674 26 O21 3.3 7.71 4.868 789.5 0.021 0.013 0.047 0.03 0.209 0.134 0.477 0.31 27 O22 4.16 4.32 2.406 624.5 0.021 0.011 0.037 0.024 0.318 0.162 0.564 0.36 28 O23 1.42 5.89 1.25 722.3 Bản làm việc theo 1 phương 0.059 0.118 5.1.5. Tính toán cốt thép chịu lực. a. Tính thép sàn O1: Tính cốt thép chịu mômen theo phương cạnh ngắn: -Mômen dương Dùng thép loại AI có Sàn dày 12 cm; giả thiết: a =2cm Dùng 5&8 (Aschọn=2.515 cm2) thì khoảng cách bố trí thép mm -Mômen âm Dùng 7&8 (Aschọn=3.521 cm2 ) thì a=150 mm Tính cốt thép chịu mômen theo phương cạnh dài : -Mômen dương Dùng thép loại AI có Sàn dày 12 cm; giả thiết: a =2cm Dùng 5&8 (Aschọn=2.515 cm2) thì khoảng cách bố trí thép mm -Mômen âm Dùng 5&8 (Aschọn=2.515 cm2) thì a= 200mm b. Tính toán cốt thép ô sàn 19 ( 15x3,4 m) của tầng điển hình: Tách 1 bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn, tacó : M1= KN.m MI= 3 KN.m Tính cốt thép chịu mômen dương : Dùng thép loại AI có Sàn dày 12 cm; giả thiết: a =2cm Dùng 5&8 (Aschọn=2.515 cm2) thì khoảng cách bố trí thép mm -Mômen âm Dùng 7&8 có Aschọn=3.521 cm2 thì a=200 mm 5.2. Tính thép cột. Các cột trong nhà phần lớn là cột chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên. Nội lực gồm có : Mx, My, P Trong đó: - P là lực nén dọc trục - Mx là mô men uốn xoay quanh trục X - My là mô men uốn xoay quanh trục Y 5.2.1. Cơ sở tính toán. a. Lý thuyết tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên: Công trình có mặt bằng kết cấu gần như vuông, các cột chịu mômen theo cả hai phương ,đều lớn. Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên nếu tính riêng như cột chịu hai trường hợp tải trọng riêng là , N và , N rồi đem cộng kết quả cốt thép tính được là không an toàn cho cả vùng chịu kéo và chịu nén. Khi chịu nén lệch tâm xiên, cánh tay đòn ngẫu lực thường bé hơn so với cánh tay đòn khi cột chịu nén uốn phẳng. Mặt khác nếu cộng cốt thép như vậy thì vùng góc phần tư chéo của cột sẽ tính chịu 2 lần lực dọc N. Các tài liệu tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên trước đây chủ yếu là phương pháp chọn và bố trí trước cốt thép cho cột sau đó kiểm tra lại nén lệch tâm xiên bằng cách xác định vị trí đường trung hoà của tiết diện cột ở trạng thái giới hạn dựa trên việc xác định ứng suất trong cốt thép vùng chịu nén và kéo. Phương pháp này có nhược điểm là dài dòng, nặng về tính toán và yêu cầu phải có kinh nghiệm chọn trước cốt thép. Ta tính cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn BS8110-85 của Anh đã được Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Đình Cống chỉnh sửa phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam. Cơ sở tính toán của phương pháp gần đúng : Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng để tính cốt thép. b. Số liệu tính toán: - Chiều cao có hiệu của cột trong mặt cắt được cho trước được tính theo công thức sau: : Chiều cao tầng. : tra bảng, với cột ngàm hai đầu . - Bê tông cột có là cường độ chịu nén tiêu chuẩn của khối mẫu thí nghiệm hình trụ tròn. Cốt thép trong cột có cường độ chịu nén và kéo là . Hàm lượng cốt thép trong cột: Hàm lượng cốt thép đảm bảo: c. Tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên: Ta tính cốt thép theo các bước sau: Xét thiết diện có cạnh Cx, Cy. Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng là : Cốt thép đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép cạnh b có thể lớn hơn. Thiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx, My có độ lệch tâm ngẫu nhiên: Xét uốn dọc theo hai phương, tính các hệ số . Mômen đã gia tăng Mx1 ; My2  ; Tuỳ theo tương quan giữa giá trị Mx1 ; My2 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán( theo phương x hoặc y ). Điều kiện và kí hiệu theo bảng : Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện Kí hiệu h = Cx ; b = Cy M1 = Mx1 ; M2 = My2 ea = eax + 0,2.eay h = Cy ; b = Cx M1 = My1 ; M2 = Mx2 ea = eay + 0,2.eax Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h – a ; Z = h – 2a, chuẩn bị các số liệu Rb, Rs, Rsc, xR như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng. Tiến hành tính toán với trường hợp đặt thép đối xứng: Hệ số chuyển đổi mo. Khi x1 Ê ho thì x1 > ho thì Tính mômen tương đương ( đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng ). Độ lệch tâm   Với kết cấu tĩnh định: eo = e1 + ea Với kết cấu siêu tĩnh : eo = max(e1,ea) Tính toán độ mảnh theo hai phương . Dựa vào độ lệch tâm eo và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán. * Trường hợp 1: , nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm. Hệ số ảnh hưởng của độ lệch tâm ge: Hệ số phụ thêm khi nén đúng tâm: Ta có : Khi l Ê 14 lấy j = 1 Khi 14 Ê l Ê 104 lấy j theo công thức: j = 1,028 – 0,0000288.l2 – 0,0016.l Diện tích toàn bộ cốt thép dọc là : Cốt thép được chọn đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn) * Trường hợp 2: đồng thời . Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé. Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức: ; Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức: Hệ số k = 0,4. * Trường hợp 3: đồng thời . Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn. Diện tích toàn bộ cốt thép Ast tính theo công thức: Cốt thép đặt theo chu vi trong đó cốt thép theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h. ỗ Tính toán cốt thép theo các bước sau: Tính được khả năng chịu nén đúng tâm của cột và khả năng chịu nén lệch tâm của tiết diện. Tính được mômen tính toán của cột tương ứng, tù các trường hợp của , , c tính được cốt thép thực trong cột và hàm lượng cốt thép thực tương ứng . Sau khi tính được cốt thép cần kiểm tra lại hàm lượng cốt thép nằm trong khoảng và , nếu không phải thay đổi tiết diện cột hoặc tăng cốt thép... Các cặp nội lực được chọn để tính toán cho một tiết diện là: - Cặp 1: ;;. - Cặp 2: ;;. - Cặp 4: ;;. - Cặp 3: ;;. - Cặp 5: ;;. d. Các mặt bằng kết cấu: 5.2.2. Tính cốt thép cột khung trục 6: Chiều cao nhà là 11 tầng, ta thay đổi tiết diện cột 3 lần, từ tầng 1 đến hết tầng 3, từ tầng 4 đến hết tầng 8 và từ tầng 9 đến hết tầng 11. Tiết diện cột chọn là tiết diện hình chữ nhật, cốt thép bố trí trong cột dự định là bố trí đều theo chu vi cột nên các cặp nội lực nguy hiểm nhất chọn từ bảng tổ hợp nội lực là các cặp có giá trị tuyệt đối của mômen theo 1 phương lớn, theo cả hai phương đều lớn, lực dọc lớn nhất và các cặp có cả mômen và lực dọc đều lớn. a. Tính thép cột C17 tầng 1 (trục A-6) : qui ước : +tiết diện cột theo phương ngang nhà là : Cx +tiết diện cột theo phương dọc nhà là : Cy - Tiết diện cột CxxCy = 80x 60 (cm). - Chiều cao tầng 1 là 3,0 m. - Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11,5MPa = 1150(T/m), Eb = 30000(Mpa) - Cường độ nhóm thép AII là : Rs = Rsc = 280Mpa = 28000(T/m) Nhận xét : Trong nhà cao tầng thường lực dọc tại chân cột thường rất lớn so với mô men (lệch tâm bé), do đó ta ưu tiên cặp nội lực tính toán có N lớn . Tại đỉnh cột thường xảy ra trường hợp lệch tâm lớn nên ta ưu tiên các cặp có mômen lớn.Ta tính toán với cả 5 cặp nội lực rồi từ đó chọn ra thép lớn nhất từ 5 cặp đó. Cặp 1 : Nmax ,Mxtư , My tư Cặp 2 : Mxmax, My tư, Ntư Cặp 3 : Mymax , Mx tư, Ntư Cặp 4: Mxmin, Mytư, Ntư Cặp 5: Mymin, Mxtư, Ntư Nội lực Cặp 1 Cặp 2 Cặp 3 Cặp 4 Cặp 5 Mx = M22 32.16 135.24 38.52 -90.51 15.11 My = M33 -156.75 -89.35 -77.05 -129.69 -192.30 N -6672.65 -5924.80 -6418.82 -5849.05 -6081.70 ở đây ta tính toán cho cặp 1, các cặp còn lại được tính toán tương tự và được tính toán trong bảng Exel dưới đây. * Tính toán thép cho cặp1: Tiết diện cột Cx´Cy = 80´60 cm. Chiều dài hình học l =300 cm. Chiều dài tính toán lo =300´0,8 =240 cm. Vì cách tính thép trong cột là hoàn toàn có thể lập bảng tính Excel với các giá trị Mx, My, N của các cặp nội lực ở đây em chỉ tính đại diện cho cột C17-1, với cặp nội lực tại mặt cắt I-I có Nmax có : Nmax = 6672,65 KN Mxtu = 32,16 KNm Mytu = 156,75 KNm Ta có: Mx/Cx =32,16 /0,8 = 40,2 KN, My/Cy = 156,75/0,6 = 264,25 KN Mx/Cx < My/Cy Vậy : M1=My = 156,75 KNm M2= Mx= 32,16 KNm h=Cy=60cm, b=Cx= 80cm Vật liệu : Bê tông B20 :Rb = 115kg/cm2 Cốt thép AII : Rs = 2800kg/cm2 xR =0.6225 eax= eay Max{ (4800/600) ; (100/30)= 26.67 mm ea = eax + 0,2.eay =26,67 + 0,2.26,67 = 25,33 mm Lớp bảo vệ a= 5 cm => ho = h - a=60 - 5 = 55(cm), Z = h - 2.a =50(cm). Ta có : (cm) -Hệ số chuyển đổi mo: Ta có xR.ho=0,6225.55=34,861 cm mo=0,4. - Mômen tương đương: = 180,87 KNm Độ lệch tâm : 0,0167 (m) =1,67 cm e0 = e1 + ea = 1,67 + 2,53 = 4,2(cm) Tính toán độ mảnh theo hai phương : cột hai đầu ngàm ta lấy : lo = 0,8ht=0,8.300=240 (cm), rMin = 0,288.60=17,28 <14 do đó không cần xét đến uốn dọc j =1 nén lệch tâm rất bé. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm ge: Diện tích toàn bộ cốt thép Ast: Ta có > mmin = 0,5% Chọn 14f28 có As = 86,21 cm2 > 72,217 cm2 Việc tính toán cốt thép hoàn toàn tương tự cho các phần tử cột khác, vì vậy ta có thể dùng cách trình bày dưới dạng bảng tính. Bảng tính toán được xây dựng bằng phần mềm Exel. Để tính toán ta chỉ cần vào số liệu về nội lực, kích thước hình học, mác bêtông, mác thép và thử dần hàm lượng thép cho đến khi diện tích cốt thép giả thiết và tính toán chênh nhau không đáng kể là được. Với một phần tử cột ta tính cho nhiều cặp nội lực khác nhau tương ứng có lực dọc, mômen theo phương X, -X, Y, -Y là lớn nhất. Sau đó chọn thép theo diện tích thép tính toán lớn nhất trong các cặp. Nếu cốt thép tính toán có hàm lượ._.Móng M3 33.6 13,75 5 Móng M4 56.7 13,75 8 Thang máy 81,12 13,75 11 Giằng móng 517.44 13,75 71 Tổng cộng 175 Bảng 19. Thống kê khối lượng lao động công tác tháo dỡ ván khuôn móng Cấu kiện Diện tích VK 1 cấu kiện(m2) Định mức lao động(công/100m2) Số công (công) Móng M1 331.5 4 13 Móng M2 266.4 4 11 Móng M3 33.6 4 1 Móng M4 56.7 4 2 Thang máy 81,12 4 3 Giằng móng 517.44 4 21 Tổng cộng 51 Bê tông móng được đổ bằng máy bơm ,tổng khối lượng bê tông móng là 1451,3 m3, công tác bê tông móng chia 3 phân khu nên năng suất mỗi ca máy là 483,8 m3 .Công tác bê tông móng thực hiện trong 3 ngày.Do đổ bằng máy bơm nên số nhân công phục vụ cho công tác bê tông móng trong một ca máy là 10 người. b / Khối lượng lao động các công tác phần thân: Bảng20: Thống kê lao động bê tông Tầng Cấu kiện Thể tích Định mức Tổng giờ Ngày công BT(m3) h/m3 công 4 Lõi, vách 28.77 12.32 354.45 44.3 Cột 32.4 11.8 382.32 47.8 Dầm chính 49.6 7 347.20 43.4 Dầm dọc 31.71 7 221.97 27.7 Dầm phụ 1 15.32 7 107.24 13.4 Dầm phụ 2 11.27 7 78.89 9.9 Sàn 119.94 6.45 773.61 96.7 Bảng 21: Thống kê lao động cốt thép Tầng Cấu kiện Khối lượng Định mức Tổng giờ Tổng công thép h/100kG công (100kG) 4 Lõi, vách 43.155 9.9 427.23 53.4 Cột 38.88 8.35 324.65 40.6 Dầm chính 84.32 7.4 623.97 78.0 Dầm dọc 53.907 7.4 398.91 49.9 Dầm phụ 1 22.98 7.4 170.05 21.3 Dầm phụ 2 16.905 7.4 125.10 15.6 Sàn 71.964 9.3 669.27 83.7 Bảng 22: Thống kê lao động lắp và tháo ván khuôn Tầng Tên Diện tích Định mức h/m2 Lắp VK Tháo VK cấu kiện m2 Lắp VK Tháo VK Giờ công Ngày công Giờ công Ngày công 4 Lõi vách 191.4 1.45 0.32 277.53 34.7 61.248 7.7 Cột 189 1.3 0.32 245.7 30.7 60.48 7.6 Dầm 730.6 1.6 0.32 1168.96 146.1 233.792 29.2 Sàn 999.54 1 0.27 999.54 124.9 269.876 33.7 2/ lập tổng tiến độ thi công: 2.1/ Khái quát về lập tổng tiến độ thi công: a/ Khái niệm: Tiến độ thi công là tài liệu thiết kế lập trên cơ sở đã nghiên cứu kỹ các biện pháp kỹ thuật thi công nhằm xác định trình tự tiến hành, quan hệ ràng buộc giữa các công tác với nhau; xác định được thời gian hoàn thành công trình. Đồng thời qua đó còn xác định nhu cầu về vật tư, nhân lực, máy móc thi công ở từng thời gian trong suốt quá trình thi công công trình. b/ Mục đích của việc lập tổng tiến độ: - Xác định được thời gian thi công công trình, kết thúc và đưa các hạng mục công trình vào sử dụng đúng thời hạn theo kế hoạch đã xác định trước. - Có kế hoạch sử dụng hợp lí máy móc thiết bị thi công. - Giảm thiểu ứ đọng tài nguyên thi công. - Để sử dụng tối ưu cơ sở vật chất, kĩ thuật cho xây lắp. - Cung cấp kịp thời các giải pháp có hiệu quả để tiến hành thi công. c/ Nội dung: - Các công việc trên tiến độ được biểu diễn trên trục thời gian tuỳ theo phương pháp làm việc. - Trên tiến độ xác định được thời điểm bắt đầu, thời điểm kết thúc, thời gian cần thiết thực hiện công việc, số lượng người, số lượng máy móc cần thiết cho từng công việc. - Trên tiến độ phải thể hiện được thứ tự các công việc. Thứ tự này phụ thuộc vào trình tự công nghệ, trình tự tổ chức và an toàn lao động. - Tiến độ phải thể hiện các thông tin cần thiết cho thi công: số lượng công nhân cho 1 tổ đội tối thiểu; số tổ, số ca làm việc một ngày, các gián đoạn công việc cần thiết. - Thể hiện các biểu đồ sử dụng tài nguyên. 2.2/ Trình tự lập tiến độ thi công : a/ Tính khối lượng các công việc: - Trong công trình có nhiều bộ phận kết cấu mà mỗi bộ phận lại có thể có nhiều quá trình công tác tổ hợp nên (chẳng hạn một kết cấu bê tông cốt thép phải có các quá trình công tác như: đặt cốt thép, ghép ván khuôn, đúc bêtông, bảo dưỡng bêtông, tháo dỡ cốt pha...). Do đó ta phải chia công trình thành những khu vực công tác và phân tích thành các quá trình công tác cần thiết để hoàn thành việc thi công các khu vực đó và nhất là để có được đầy đủ các khối lượng cần thiết cho việc lập tiến độ. b/ Cơ sở khu vực công tác: - Số khu vực công tác phải phù hợp với năng suất lao động của các tổ đội chuyên môn, đặc biệt là năng suất đổ bêtông. Đồng thời còn đảm bảo mặt bằng lao động để mật độ công nhân không quá cao trên một phân khu. - Căn cứ vào khả năng cung cấp vật tư, thiết bị, thời hạn thi công công trình và quan trọng hơn cả là dựa vào số phân đoạn tối thiểu phải đảm bảo theo biện pháp đề ra là không có gián đoạn trong tổ chức mặt bằng, phải đảm bảo cho các tổ đội làm việc liên tục. - Căn cứ vào kết cấu công trình để phân chia khu vực phù hợp mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Dựa vào mặt bằng của công trình ta chia mặt bằng thi công như sau: - Móng chia: 3 phân đoạn. - Tầng 1 đến tầng 13 chia: 8 phân đoạn, lõi và vách được quan niệm như cột. - Thi công mái chia 3 phân đoạn. Các công tác chính là: - Lắp cốt thép cột, lõi. - Lắp ván khuôn cột, lõi. - Đổ bê tông cột, lõi. - Tháo ván khuôn cột, lắp ván khuôn dầm sàn. - Cốt thép dầm, sàn. - Đổ bê tông dầm, sàn. - Tháo ván khuôn dầm, sàn. Mặt bằng phân chia các phân khu công tác và khối lượng công tác của các phân đoạn đã được tính toán ở phần thiết kế biện pháp thi công phần thân nhà. c/ Lập danh mục các công tác: Thứ tự các công việc chính trong quá trình thi công công trình ,số công lao động và thời gian hoàn thành các quá trình thi công cơ ban được thể hiện trong bảng sau. Thứ tự các công tác chính của các tầng trung gian là giống nhau(từ công việc 19 đến công viêc 33). Bảng 23. Xác định công lao động và thời gian hoàn thành của các quá trình thi công cơ bản STT Công việc Đơn vị K.lượng Đ.mức Đ.vị ĐM Nhu cầu Số ngày NC/ngày 1 Chuẩn bị mặt bằng 3 8 2 Thi công ép cọc BTCT Cọc 186 2,5  m dài   190.2 17 20 3 Đào đất bằng máy m3 1288 2.38 m3/ca 19.91 2 5 4 Đào đất thủ công m3 305 0.63 Công/m3 113.61 3 30 5 Phá bê tông đầu cọc m3 24,25 1.8 Công/m3 43.65 2 8 6 Đổ bê tông lót ,móng m3 56,98 0.5 Công/m3 28.49 1 18 7 Đặt cốt thép móng Tấn 40,97 6,35 Công/tấn 260,16 7 30 8 Ghép ván khuôn móng m2 357,8 26.8 Công/100m2 176.29 7 20 9 Đổ bê tông móng m3 534.08 Bơm bằng máy 2 10 10 Tháo ván khuôn móng m2 1205.6 11.48 Công/100m2 75.52 3 15 11 Đắp đất thủ công m3cát 108.835 0.56 công/100m3 60.95 9 15 12 Cốt thép nền tấn 10,34 11,6 Công/tấn 120 4 30 13 Bê tông nền m3 131,77 0,35 Công/m3 46 2 20 14 Lắp đặt cốt thép cột, lõi tấn 18.4 9,11 Công/tấn 149 6 20 15 Ván khuôn cột, lõi m2 689.24 13,75 Công/100m2 92 4 18 16 Đổ bê tông cột lõi m3 105.32 1,54 Công/tấn 146 4 25 17 Tháo ván khuôn cột lõi m2 689.24 3,13 Công/100m2 21 2 11 18 Ghép ván khuôn dầm sàn m2 1012.5 16,08 Công/100m2 148 8 20 19 Cốt thép dầm sàn tấn 13.56 11,6 Công/tấn 142 8 20 20 Đổ bê tông dầm sàn thang m3 162.85 0,35 Công/m3 55 8 10 21 Tháo ván khuôn dầm sàn m2 1012.5 7,66 Công/100m2 70 2 25 22 Xây tuờng m3 146,005 1,05 Công/m3 139 7 15 23 Đục đường điện,nớc m 5 10 24 Trát trần,dầm m2 1157,58 5 Công/100m2 58 6 10 25 Trát trong,cột vách m2 2303,7 3,5 Công/100m2 81 6 14 26 Lát nền m2 878,4925 11,38 Công/100m2 100 5 20 27 Sơn tờng trong m2 1738,128 4,5 Công/100m2 78 5 16 28 Lắp cửa m2 250.23 0,25 Công/m2 60 5 12 29 Lắp đặt thiết bị điện nớc 5 10 30 Cốt thép bể nớc Tấn 3.12 28 3 10 31 Ghép ván khuôn bể nớc m2 148.2 20 1 21 32 Đổ bê tông bể nớc mái m3 21.5 21 1 21 33 Tháo ván khuôn bể nớc mái m2 148.2 6 1 7 34 Xây tờng mái m3 13.9 1,5 Công/m3 19 2 10 35 Bê tông chống thấm mái m3 38.5 0,45 Công/m3 17 3 6 36 Lát gạch chống nóng mái m2 972.56 10,38 Công/100m2 96 4 24 37 Lát gạch lá nem m2 972.56 10,38 Công/100m2 96 4 24 38 Trát ngoài m2 260.543 5 Công/100m2 12 2 6 39 Sơn ngoài m2 260.543 4,5 Công/100m2 10 2 6 40 Dọn vệ sinh 1 10 41 Nghiệm thu bàn giao công trình 2 10 d/ Lập tổng tiến độ thi công: Để thể hiện tiết diện thi công ta có ba phương án ( có ba cách thể hiện ) sau: + Sơ đồ ngang: ta chỉ biết về mặt thời gian mà không biết về không gian của tiến độ thi công. Việc điều chỉ nhân lực trong sơ đồ ngang gặp nhiều khó khăn. + Sơ đồ xiên : ta có thể biết cả thông số không gian, thời gian của tiến độ thi công. Tuy nhiên nhược điểm khó thể hiện một số công việc, khó bố trí nhân lực một cách điều hoà và liên tục. + Sơ đồ mạng: Tính toán phức tạp nhiều công sức mặc dù có rất nhiều ưu điểm. Theo thực tế điều kiện công trình tiến độ công trình không thể tiến hành theo phương pháp thi công dây chuyền liên tục vì mặt bằng của ta bé không đủ tuyến công tác cho các tổ đội, vì vậy ta chấp nhận có gián đoạn trong tiến độ, thể hiện tiến độ theo sơ đồ ngang, với sự hỗ trợ của phần mềm Project . Trong thực tế thi công bêtông toàn khối luôn có thời gian gián đoạn kĩ thuật trong thi công do công nghệ bắt buộc để đảm bảo chất lượng công trình như thời gian chờ cho bê tông đạt cường độ: Thời gian từ khi đổ bêtông dầm sàn đến khi tháo ván khuôn dầm sàn trong điều kiện thời tiết nóng, khi bêtông đạt 70% cường độ theo quy phạm là 23 ngày, đồng thời kết hợp với điều kiện an toàn lao động là phải có 3 tầng giáo chống khi đổ bêtông dầm sàn . Thời gian sau khi đổ bê tông dầm sàn đến khi có thể lên làm tiếp cột tầng trên khi bêtông đạt 25% cường độ là 12 ngày. Thời gian từ khi xây tường đến khi có thể đục tường để lắp đường dây điện, đường ống dẫn nước là 5 ngày . Thời gian từ khi xây tường đến khi trát là 5 ngày . Thời gian từ khi trát tường đến khi sơn vôi là 5 ngày . Để thi công công trình cần có các tổ đội chính như sau : + Tổ công nhân thi công ván khuôn cột, vách + Tổ công nhân thi công cốt thép thép cột, vách + Tổ công nhân thi công bê tông cột, vách + Tổ công nhân tháo ván khuôn cột, vách. + Tổ công nhân thi công ván khuôn dầm, sàn + Tổ công nhân thi công cốt thép dầm, sàn + Tổ công nhân thi công bê tông dầm sàn + Tổ công nhân tháo ván khuôn dầm sàn. Ngoài ra còn có các tổ công nhân chuyên nghiệp trực điện phục vụ cho máy móc thiết bị, hoặc tổ công nhân điều tiết nước phục vụ thi công..... 3/ thiết kế tổng mặt bằng thi công: Tổng mặt bằng xây dựng bao gồm mặt bằng khu đất được cấp để xây dựng và các mặt bằng lân cận khác mà trên đó bố trí công trình sẽ được xây dựng và các máy móc, thiết bị xây dựng, các công trình phụ trợ, các xưởng sản xuất, các kho bãi, nhà ở và nhà làm việc, hệ thống đường giao thông, hệ thống cung cấp điện nước... để phục vụ quá trình thi công và đời sống của con người trên công trường. Thiết kế tốt Tổng mặt bằng xây dựng sẽ góp phần đảm bảo xây dựng công trình có hiệu quả, đúng tiến độ, hạ giá thành xây dựng, đảm bảo chất lượng, an toàn lao động và vệ sinh môi trường, góp phần phát triển nghành xây dựng tiến lên công nghiệp hoá hiện đại hoá. Dựa vào tổng mặt bằng kiến trúc của công trình và tiến độ thi công công trình đã lập được ta tiến hành thiết kế tổng mặt bằng thi công công trình. 3.1/ Nội dung và những nguyên tắc chính trong thiết kế tổng mặt bằng xây dựng. a/ Nội dung: Đối với các công trình xây dựng lớn, thời gian kéo dài, phải thiết kế các TMBXD cho từng giai đoạn thi công. Thông thường chỉ cần thiết kế xây dựng cho thi công phần chính, đó là giai đoạn xây dựng phần kết cấu công trình, hay còn gọi là giai đoạn xây dựng phần thân và phần mái. Tổng quát nội dung thiết kế TMBXD bao gồm những vấn đề sau: Xác định vị trí cụ thể các công trình đã được quy hoạch trên khu đất được cấp để xây dựng. Bố trí cần trục, máy móc, thiết bị xây dựng. Thiết kế hệ thống giao thông phục vụ cho công trường. Thiết kế kho bãi vật liệu, cấu kiện. Thiết kế cơ sở cung cấp nguyên vật liệu xây dựng. Thiết kế các xưởng sản xuất và phụ trợ. Thiết kế nhà tạm trên công trường. Thiết kế mạng lưới cấp – thoát nước. Thiết kế mạng lưới cấp điện. Thiết kế hệ thống an toàn bảo vệ và vệ sinh môi trường. b/ Những nguyên tắc chính: Nguyên tắc cơ bản khi thiết kế TMBXD: Việc thiết kế TMBXD trên tinh thần phục vụ tốt nhất quá trình xây dựng và đời sống của con người trên công trường. TMBXD góp phần xây dựng công trình có chất lượng, đúng thời hạn, đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh môi trường. Mặc dù là công trình tạm nhưng phải thiết kế theo TCVN thật. TMBXD là nơi sản xuất nên phải ưu tiên những gi thuộc về sản xuất trước và những vị trí thuận lợi giành cho sản xuất. Mạnh dạn áp dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật vào trong thiết kế, tính toán TMBXD. Học tập kinh nghiệm của các nước tiên tiến trong việc thiết kế tổng mặt bằng xây dựng. 3.2/ Cơ sở thiết kế. a/ Mặt bằng hiện trạng về khu đất xây dựng: Công trình xây dựng nằm trong thành phố với một tổng mặt bằng tương đối chật hẹp. Như đã giới thiệu ở phần đầu(phần kiến trúc), khu đất xây dựng là khu đất được quy hoạch để xây dựng nhà chung cư, cả một rải đất rộng đã được quy hoạch theo từng khu, khi công trình chuẩn bị xây dựng thì mặt bằng bao quanh công trình đã có đường nhựa được làm sẵn để chuẩn bị cho việc vận chuyển vật liệu xây dựng phục vụ xây dựng cho một loạt nhà chung cư và nhà biệt thự của dân, chính vì vậy mà rất thuận tiện cho việc di chuyển các loại xe cộ, máy móc thiết bị thi công vào công trình, và thuận tiện cho việc cung cấp nguyên vật liệu đến công trường. ở hai phía và hai bên công trường là các công trình cũng là chung cư đang chuẩn bị xây dựng theo diện quy hoạch của thành phố . - Mạng lưới cấp điện và nước của thành phố đi ngang qua đằng sau công trường, đảm bảo cung cấp đầy đủ các nhu cầu về điện và nước cho sản xuất và sinh hoạt của công trường. b/ Các tài liệu thiết kế tổ chức thi công: Thiết kế tổng mặt bằng xây dựng chủ yếu là phục vụ cho quá trình thi công xây dựng công trình. Vì vậy, việc thiết kế phải dựa trên các số liệu, tài liệu về thiết kế tổ chức thi công. ở đây, ta thiết kế TMB cho giai đoạn thi công phần thân nên các tài liệu về công nghệ và tổ chức thi công bao gồm: - Các bản vẽ về công nghệ: cho ta biết các công nghệ để thi công phần thân gồm công nghệ thi công bê tông dầm sàn; thi công bê tông cột bằng cần trục tháp. Thi công dầm sàn bằng bê tông thương phẩm...Từ các số liệu này làm cơ sở để thiết kế nội dung TMB xây dựng. Chẳng hạn như, công nghệ thi công bê tông dầm sàn đổ bê tông bằng bê tông thương phẩm ...Vậy, trong thiết kế TMB ta phải thiết kế trạm trộn bê tông thi công cột, thiết kế kho, trạm trộn vữa, kho bãi gia công ván khuôn, cốt thép...Nói tóm lại, các tài liệu về công nghệ cho ta cơ sở để xác định nội dung thiết kế TMB xây dựng gồm những công trình gì. - Các tài liệu về tổ chức: cung cấp số liệu để tính toán cụ thể cho những nội dung cần thiết kế. Đó là các tài liệu về tiến độ; biểu đồ nhân lực cho ta biết số lượng công nhân trong các thời điểm thi công để thiết kế nhà tạm và các công trình phụ; tiến độ cung cấp biểu đồ về tài nguyên sử dụng trong từng giai đoạn thi công để thiết kế kích thước kho bãi vật liệu. Tài liệu về công nghệ và tổ chức thi công là tài liệu chính, quan trọng nhất để làm cơ sở thiết kế TMB, tạo ra một hệ thống các công trình phụ hợp lý phục vụ tốt cho quá trình thi công công trình. c/ Các tài liệu khác: Ngoài các tài liệu trên, để thiết kế TMB hợp lý, ta cần thu thập thêm các tài liệu và thông tin khác, cụ thể là: - Công trình nằm trong thành phố, mọi yêu cầu về cung ứng vật tư xây dựng, thiết bị máy móc, nhân công...đều được đáp ứng đầy đủ và nhanh chóng. - Nhân công lao động bao gồm thợ chuyên nghiệp của công ty và huy động lao động nhàn rỗi theo từng thời điểm. Công nhân có nhà quanh Hà Nội có thể đi về, những công nhân của công ty XD không có nhà ở Hà Nội thì tạm thời có thể thuê nhà ở gần đó chỉ ở lại công trường vào buổi trưa. Cán bộ quản lý và các bộ phận khác cũng chỉ ở lại công trường một nửa số lượng. 3.3/ Thiết kế TMB xây dựng chung (TMB vị trí). Dựa vào số liệu căn cứ và yêu cầu thiết kế, trước hết ta cần định vị các công trình trên khu đất được cấp. Các công trình cần được bố trí trong giai đoạn thi công phần thân bao gồm: + Xác định vị trí công trình: Dựa vào mạng lưới trắc địa thành phố, các bản vẽ tổng mặt bằng quy hoạch; các bản vẽ thiết kế của công trình để định vị trí công trình trong TMB xây dựng. + Bố trí các máy móc thiết bị: Máy móc thiết bị trong giai đoạn thi công thân gồm có: - Máy vận thăng, cần trục tháp, máy trộn vữa, máy trộn bê tông; xe vận chuyển bê tông và hướng di chuyển của chúng. - Các máy trên hoạt động trong khu vực công trình. Do đó trong giai đoạn này không đặt một công trình cố định nào trong phạm vi công trình, tránh cản trở sự di chuyển , làm việc của máy. - Trạm trộn bê tông, vữa xây trát đặt phía sau công trình gần khu vực bãi cát, sỏi đá và kho xi măng. - Máy vận thăng đặt sát mép công trình gần bãi gạch kho ván khuôn cột chống, kho thép. - Cần trục tháp đặt cố định giữa công trình. + Bố trí hệ thống giao thông: Vì công trình nằm ngay sát mặt đường, do đó chỉ cần thiết kế hệ thống giao thông trong công trường. Hệ thống giao thông được bố trí như trong bản vẽ TC05. Đường được thiết kế là đường một chiều(1làn xe) với hai lối ra/vào ở hai phía.Tiện lợi cho xe vào ra và vận chuyển , bốc xếp. + Bố trí kho bãi vật liệu, cấu kiện: Trong giai đoạn thi công phần thân, các kho bãi cần phải bố trí gồm các kho để dụng cụ máy móc nhỏ; kho xi măng , thép , ván khuôn ; các bãi cát, đá sỏi, gạch. Các kho bãi này được đặt ở phía sau bãi đất trống, vừa tiện cho bảo quản, gia công và đưa đến công trình. Cách ly với khu ở và nhà làm việc để tránh ảnh hưởng do bụi, ồn, bẩn...Bố trí gần bể nước để tiện cho việc trộn bê tông, vữa. + Bố trí nhà tạm: Nhà tạm bao gồm: Phòng bảo vệ đặt gần cổng chính; nhà làm việc cho cán bộ chỉ huy công trường; khu nhà nghỉ trưa cho công nhân; các công trình phục vụ như trạm y tế, nhà ăn, phòng tắm, nhà vệ sinh đều được thiết kế đầy đủ. Các công trình ở và làm việc đặt cách ly với khu kho bãi, hướng ra phía công trình để tiện theo dõi và chỉ đạo quá trình thi công. Bố trí gần đường giao thông công trường để tiện đi lại. Nhà vệ sinh bố trí các ly với khu ở, làm việc và sinh hoạt và đặt ở cuối hướng gió. + Thiết kế mạng lưới kỹ thuật: Mạng lưới kỹ thuật bao gồm hệ thống đường giây điện và mạng lưới đường ống cấp thoát nước. - Hệ thống điện lấy từ mạng lưới cấp điện thành phố, đưa về trạm điện công trường.Từ trạm điện công trường, bố trí mạng điện đến khu nhà ở, khu kho bãi và khu vực sản xuất trên công trường. - Mạng lưới cấp nước lấy trực tiếp ở mạng lưới cấp nước thành phố đưa về bể nước dự trữ của công trường. Mắc một hệ thống đường ống dẫn nước đến khu ở, khu sản xuất. Hệ thống thoát nước bao gồm thoát nước mưa, thoát nước thải sinh hoạt và nước bẩn trong sản xuất. Tất cả các nội thiết kế trong TMB xây dựng chung trình bày trên đây được bố trí cụ thể trên bản vẽ kèm theo(Xem bản vẽ TC-05) 3.4/ Tính toán chi tiết tổng mặt bằng xây dựng. a/ Đường trong công trường: Sơ đồ vạch tuyến: Hệ thống giao thông là đường 1 chiều bố trí xung quanh công trình. Kích thước mặt đường: Trong điều kiện bình thường, với đường 1 làn xe chạy thì các thông số của bề rộng đường lấy như sau: + Bề rộng đường: b = 3,75 (m) + Bề rộng lề đường: c = 2.1,25 = 2,5 (m) + Bề rộng nền đường: B = b + c = 6,25 (m) Bán kính cong của đường ở chỗ góc lấy là R = 15(m). Độ dốc mặt đường: i = 3% Kết cấu đường: - San đầm kỹ mặt đất, sau đó rải một lớp cát dày 15-20(cm), đầm kỹ xếp đá hộc khoảng 20-30(cm) trên đá hộc rải đá 4x6, đầm kỹ biên rải đá mặt. Sơ đồ: b/ Diện tích kho bãi: - Diện tích kho bãi tính theo công thức sau: Trong đó : - F : diện tích cần thiết để xếp vật liệu (m2). - a : hệ số sử dụng mặt bằng , phụ thuộc loại vật liệu chứa . - qdt : lượng vật liệu cần dự trữ . - q : lượng vật liệu cho phép chứa trên 1m2. - qsdngày(max): lượng vật liệu sử dụng lớn nhất trong một ngày. - tdt : thời gian dự trữ vật liệu . - Ta có : tdt = t1+ t2+ t3+ t4+ t5. Với : - t1=1 ngày : thời gian giữa các lần nhận vật liệu theo kế hoạch. - t2=0.5 ngày : thời gian vận chuyển vật liệu từ nơi nhận đến CT. - t3=0.5 ngày : thời gian tiếp nhận, bốc dỡ vật liệu trên CT. - t4=2 ngày: thời gian phân loại, thí nghiệm VL, chuẩn bị vât liệu để cấp phát. - t5=5 ngày : thời gian dự trữ tối thiểu, đề phòng bất trắc làm cho việc cung cấp bị gián đoạn . Vậy tdt = 1+0.5+0.5+2+5=9 ngày. - Thời gian dự trữ này không áp dụng cho tất cảc các loại vật liệu, mà tuỳ thuộc vào tính chất của từng loại mà ta quyết định thời gian dự trữ. - Công tác bêtông: sử dụng bêtông thương phẩm nên bỏ qua diện tích kho bãi chứa cát, đá, sỏi, xi măng, phục vụ cho công tác này mà chỉ bố trí một vài bãi nhỏ phục vụ cho số ít các công tác phụ như đổ những phần bê tông nhỏ và trộn vữa xây trát. - Tính toán nhà tạm cho các công tác còn lại. + Vữa xây trát. + Cốp pha, xà gồ, cột chống: lượng gỗ sử dụng lớn nhất là gỗ ván khuôn dầm, sàn, tầng hầm: Vậy lượng cốp pha lớn nhất là: 441,01m2 + Cốt thép: lượng thép trên công trường dự trữ cho 1 tầng gồm: Dầm, sàn, cột, cầu thang. Vậy lượng thép lớn nhất là: 9,27 T + Gạch xây, lát : gạch xây dùng nhiều nhất trong 1 ngày: 15,96 m3 gạch lát dùng nhiều nhất trong 1 ngày: 3,35 m3. Stt Tên công việc KL Ximăng Cát ĐM kg/m3 NC Tấn ĐM m3 NC m3 1 Vữa xây tường 3.99 m3 213 0.850 1.15 4.6 2 Vữa trát tường 5.8 m3 176 1.020 1.14 6.6 3 Vữa lát nền 0.84 m3 96 0.08 1.18 0.95 Bảng 24. Bảng diện tích kho bãi STT Vật liệu Đơn vị KL VL/m2 Loại kho Thời gian dự trữ a Diện tích kho ( m2) 1 Cát m3 12.5 3 Lộ thiên 9 1.2 45 2 Ximăng Tấn 1.95 1.3 Kho kín 9 1.5 20 3 Gạch xây m3 19.31 1.5 Lộ thiên 5 1.1 71 4 Ván khuôn m2 441.01 45 Kho kín 5 1.5 74 5 Cốt thép Tấn 9.27 3.7 Kho kín 12 1.5 45 c/ Tính toán nhà tạm công trường: Dân số trên công trường : - Dân số trên công trường : N = 1,06 .( A+B+C+D+E) Trong đó : + A: nhóm công nhân làm việc trực tiếp trên công trường , tính theo số CN làm việc trung bình tính trên biểu đồ nhân lực trong ngày. Theo biểu đồ nhân lực A=70 (người). + B : Số công nhân làm việc tại các xưởng gia công : B = 30%. A = 36 (người). + C : Nhóm người ở bộ phận chỉ huy và kỹ thuật : C = 4á8 %.(A+B) . Lấy C = 6 %. (A+B) = 9(người). + D : Nhóm người phục vụ ở bộ phận hành chính : D = 5%. (A+B+C) . Lấy D = 5 %. (A+B+C) =8(người). + E : Cán bộ làm công tác y tế, bảo vệ, thủ kho : E = 5 %. (A+B+C+D) = 9(người). Vậy tổng dân số trên công trường : N = 1,06.(120+36+9+8+9 ) = 193 (người). Diện tích nhà tạm : - Giả thiết có 30% công nhân nội trú tại công trường. - Diện tích nhà ở tạm thời S1 = 30%. 120. 4 = 144 m2. - Diện tích nhà làm việc cán bộ chỉ huy công trường: S2 =9.4 = 36m2. - Diện tích nhà làm việc nhân viên hành chính: S3 =9.4= 36 m2. - Diện tích khu vệ sinh, nhà tắm : S5 = 28 m2. - Diện tích trạm y tế : S6 = 0,04.193 = 8 m2. - Diện tích phòng bảo vệ : S7 = 6 m2. d/ Tính toán điện, nước phục vụ công trình: * Tính toán cấp điện cho công trình : Công thức tính công suất điện năng : P = a . [ ồ k1.P1/ cosj + ồ k2.P2/ cosj +ồ k3.P3 +ồ k4.P4 ] Trong đó : + a = 1,1 : hệ số kể đến hao hụt công suất trên toàn mạng. + cosj = 0,75 : hệ số công suất trong mạng điện . + P1, P2, P3, P4: lần lượt là công suất các loại động cơ, công suất máy gia công sử dụng điện 1 chiều, công suất điện thắp sáng trong nhà và công suất điện thắp sáng ngoài trời . +k1, k2, k3, k4: hệ số kể đến việc sử dụng điện không đồng thời cho từng loại - k1 = 0,75 : đối với động cơ. - k2 = 0,75 : đối với máy hàn cắt. - k3 = 0,8 : điện thắp sáng trong nhà. - k4 = 1 : điện thắp sáng ngoài nhà. Bảng25. Thống kê sử dụng điện: Pi Điểm tiêu thụ Công suất định mức K.lượng phục vụ Nhu cầu KW Tổng KW P1 Cần trục tháp 62 KW 1máy 62 73,2 Thăng tải 2,2 KW 2máy 4,4 Máy trộn vữa 2,8 KW 1máy 2,8 Đầm dùi 1 KW 2máy 2 Đầm bàn 1 KW 2máy 2 P2 Máy hàn 18,5 KW 1máy 18,5 22,2 Máy cắt 1,5 KW 1máy 1,5 Máy uốn 2,2 KW 1máy 2,2 P3 Điện sinh hoạt 15 W/ m2 144 m2 2,16 5,26 Nhà làm việc 15 W/ m2 78 m2 1,17 Trạm y tế 15 W/ m2 8 m2 0,12 Nhà tắm,vệ sinh 10 W/ m2 28 m2 0,28 Kho chứa VL 6 W/ m2 255 m2 1,53 P4 Đường đi lại 5 KW/km 100 m 0,5 3,14 Địa điểm thi công 2,4W/ m2 1100 m2 3,6 Vậy : P = 1,1´( 0,75´73,2 / 0,75 + 0,75´22,2/ 0,75 + 0,8´5,26 + 1´3,14 ) =113 KW Thiết kế mạng lưới điện : + Chọn vị trí góc ít người qua lại trên công trường đặt trạm biến thế. + Mạng lưới điện sử dụng bằng dây cáp bọc, nằm phía ngoài đường giao thông xung quanh công trình. Điện sử dụng 3 pha, 3 dây. Tại các vị trí dây dẫn cắt đường giao thông bố trí dây dẫn trong ống nhựa chôn sâu 1 m. - Chọn máy biến thế BT- 180/6 có công suất danh hiệu 180 KVA. + Tính toán tiết diện dây dẫn : - Đảm bảo độ sụt điện áp cho phép. - Đảm bảo cường độ dòng điện. - Đảm bảo độ bền của dây. Tiến hành tính toán tiết diện dây dẫn theo độ sụt cho phép sau đó kiểm tra theo 2 điều kiện còn lại. +Tiết diện dây : Trong đó : k = 57 : điện trở dây đồng . Ud = 380 V : Điện áp dây ( Upha= 220 V ) [ DU] : Độ sụt điện áp cho phép [ DU] = 2,5 (%) ồ P.l : tổng mômen tải cho các đoạn dây . + Tổng chiều dài dây dẫn chạy xung quanh công trình L=100 m. + Điện áp trên 1m dài dây : q= P/ L = 113 / 100 =1,13 ( KW/ m ) Vậy : ồ P.l = q.L2/ 2 = 5600 ( KW.m) ị chọn dây đồng tiết diện 50 mm2 , cường độ cho phép [ I ] = 335 A. Kiểm tra : Vậy dây dẫn đủ khả năng chịu tải dòng điện . * Tính toán cấp nước cho công trình : Lưu lượng nước tổng cộng dùng cho công trình : Q = Q1+ Q2+ Q3+ Q4 Trong đó : + Q1 : lưu lượng nước sản xuất : Q1=1,2. ồ Si. Ai.kg / 3600.n (lít /s) - Si: khối lượng công việc ở các trạm sản xuất. - Ai: định mức sử dụng nước tính theo đơn vị sử dụng nước. - kg: hệ số sử dụng nước không điều hòa. Lấy kg = 1,5. - n: số giờ sử dụng nước ngoài công trình,tính cho một ca làm việc, n= 8h. Bảng 26. Tính toán lượng nước phục vụ cho sản xuất : Dạng công tác Khối lượng Tiêu chuẩn dùng nước QSX(i) ( lít ) Trộn vữa xây 3,39 m3 300 l/ m3 vữa 1197 Trộn vữa trát 6,64 m3 300 l/ m3 vữa 1191 Bảo dưỡngBT 138 m2 1,5 l/ m2 sàn 207 Công tác khác 2000 + Q1 = 1,2.1,5(1197+1191+207+2000)/3600.8 = 0,36 (l/s) + Q2: lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt trên công trường : Q2 = N.B.kg / 3600.n Trong đó : - N : số công nhân vào thời điểm cao nhất có mặt tại công trường . Theo biểu đồ nhân lực: N= 291 người . - B : lượng nước tiêu chuẩn dùng cho 1 công nhân ở công trường. B = 15 l / người . - kg: hệ số sử dụng nước không điều hòa . kg = 2. Vậy: Q2 = 291.15.2/ 3600. 8 = 0,3 ( l/s) + Q3 : lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt ở nhà tạm : Q3 = N . B . kg . kng / 3600.n Trong đó : - N : số người nội trú tại công trường = 30% tổng dân số trên công trường. Như đã tính toán ở phần trước: tổng dân số trên công trường 291 (người). ị N = 30% .291 = 87 (người). - B : lượng nước tiêu chuẩn dùng cho 1 người ở nhà tạm : B =50 l/ngày. - kg : hệ số sử dụng nước không điều hòa , kg = 1,8. - kng : hệ số xét đến sự không điều hòa người trong ngày. kng = 1,5. Vậy : Q3 = 87.50.1,8.1,5 / 3600. 8 = 0,41 ( l/s) + Q4 : lưu lượng nước dùng cho cứu hỏa : Q4 = 5 l/s. -Như vậy : tổng lưu lượng nước : Q = 70%(Q1+ Q2+ Q3)+ Q4 = 0,7.(0,36+0,3+0,41)+5 = 5,75 l/s. Thiết kế mạng lưới đường ống dẫn : -Đường kính ống dẫn tính theo công thức : Vậy chọn đường ống chính có đường kính D= 100 mm. - Mạng lưới đường ống phụ : dùng loại ống có đường kính D = 30 mm. - Nước lấy từ mạng lưới thành phố, đủ điều kiện cung cấp cho công trình. e/ Bố trí tổng mặt bằng xây dựng: * Nguyên tắc bố trí: - Tổng chi phí là nhỏ nhất. - Tổng mặt bằng phải đảm bảo các yêu cầu: + Đảm bảo an toàn lao động. + An toàn phòng chống cháy, nổ . + Điều kiện vệ sinh môi trường. - Thuận lợi cho quá trình thi công. - Tiết kiệm diện tích mặt bằng. * Tổng mặt bằng xây dựng : Đường xá công trình: - Để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho quá trình vận chuyển, vị trí đường tạm trong công trường không cản trở công việc thi công, đường tạm chạy bao quanh công trình, dẫn đến các kho bãi chứa vật liệu. Trục đường tạm cách mép công trình khoảng 6 m. Mạng lưới cấp điện : Bố trí đường dây điện dọc theo các biên công trình, sau đó có đường dẫn đến các vị trí tiêu thụ điện. Như vậy, chiều dài đường dây ngắn hơn và cũng ít cắt các đường giao thông. Mạng lưới cấp nước : Dùng sơ đồ mạng nhánh cụt, có xây một số bể chứa tạm đề phòng mất nước. Như vậy thì chiều dài đường ống ngắn nhất và nước mạnh. Bố trí kho, bãi: - Bố trí kho bãi cần gần đường tạm, cuối hướng gió, dễ quan sát và quản lý. - Những cấu kiện cồng kềnh (Ván khuôn, thép) không cần xây tường mà chỉ cần làm mái bao che. - Những vật liệu như ximăng, chất phụ gia, sơn, vôi ... cần bố trí trong kho khô ráo. - Bãi để vật liệu khác: gạch , đá, cát cần che, chặn để không bị dính tạp chất, không bị cuốn trôi khi có mưa . Bố trí nhà tạm : - Nhà tạm để ở: bố trí đầu hướng gió, nhà làm việc bố trí gần cổng ra vào công trường để tiện giao dịch. - Nhà bếp, vệ sinh: bố trí cuối hướng gió. - Bố trí cụ thể các công trình tạm xem bản vẽ TC05 * Dàn giáo cho công tác xây: - Dàn giáo là công cụ quan trọng trong lao động của người công nhân. Vậy cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này. Dàn giáo có các yêu cầu sau đây: + Phải đảm bảo độ cứng, độ ổn định, có tính linh hoạt, chịu hoạt tải do vật liệu và sự đi lại của công nhân. + Công trình sử dụng dàn giáo thép, dàn giáo được di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác vào cuối các đợt, ca làm việc. Loại dàn giáo này đảm bảo chịu được các tải trọng của công tác xây và an toàn khi thi công ở trên cao. - Người thợ làm việc phải làm ở trên cao cần được phổ biến và nhắc nhở về an toàn lao động trước khi tham gia thi công. - Trước khi làm việc cần phải kiểm tra độ an toàn của dàn giáo, không chất qúa tải lên dàn giáo. Trong khi xây phải bố trí vật liệu gọn gàng và khi xây xong ta phải thu dọn toàn bộ vật liệu thừa như: gạch, vữa... đưa xuống và để vào nơi quy định. ._.