Đồ án tốt nghiệp thiết kế kết cấu chung cư Tiến Phát - ĐHSPKT TP.HCM

Phân tích chi tiết phần thuyết minh đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát. Tìm hiểu nội dung, phương pháp luận và các yếu tố kỹ thuật được trình bày trong báo

• Tác giả: Vũ Văn Bằng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Anh Thắng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
• Đề tài: Chung cư Tiến Phát
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát phần thuyết minh

Đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát phần thuyết minh là công trình nghiên cứu thuộc chuyên ngành Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Đồ án do sinh viên Vũ Văn Bằng thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Anh Thắng vào tháng 07/2015. Nội dung thuyết minh trình bày toàn bộ quá trình thiết kế kết cấu công trình chung cư cao tầng, bao gồm giải pháp kết cấu, tính toán cầu thang, bể nước mái, hệ khung chịu lực, sàn điển hình và móng cọc. Phần thuyết minh sử dụng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành như TCVN, TCXD và Quy chuẩn xây dựng. Công trình áp dụng hệ kết cấu khung bê tông cốt thép với giải pháp sàn sườn, móng cọc ly tâm ứng suất trước. Mỗi chương trình bày chi tiết sơ đồ tính toán, tải trọng tác dụng, nội lực và kết quả bố trí cốt thép theo đúng quy trình kỹ thuật.

1.1. Thông tin chung về đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát

Đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát được thực hiện tại Khoa Xây dựng & Cơ học Ứng dụng thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Sinh viên thực hiện là Vũ Văn Bằng với mã số sinh viên 11149011, số hiệu bằng tốt nghiệp SKL003483. Người hướng dẫn chính là Tiến sĩ Lê Anh Thắng. Đồ án thuộc khối ngành Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, tập trung vào thiết kế kết cấu công trình chung cư cao tầng. Thời gian hoàn thành vào tháng 07/2015 tại TP. Hồ Chí Minh.

1.2. Phạm vi và cấu trúc nội dung thuyết minh

Phần thuyết minh đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát bao gồm sáu chương chính. Chương 1 trình bày tổng quan công trình và giải pháp kết cấu. Chương 2 và 3 tập trung tính toán cầu thang cùng bể nước mái. Chương 4 là phần tính toán hệ khung chịu lực chính. Chương 5 trình bày kết cấu sàn tầng điển hình. Chương 6 giới thiệu thiết kế móng cọc. Mỗi chương đều có sơ đồ tính toán, bảng tải trọng, kết quả nội lực và bố trí cốt thép chi tiết.

II. Phân tích giải pháp kết cấu trong đồ án chung cư Tiến Phát

Giải pháp kết cấu trong đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát phần thuyết minh sử dụng hệ khung bê tông cốt thép kết hợp sàn sườn. Hệ kết cấu sàn gồm bản sàn và hệ dầm chính, dầm phụ liên kết tạo thành khung không gian chịu lực. Ưu điểm của giải pháp này là tính toán đơn giản, thi công thuận lợi và phù hợp điều kiện xây dựng tại Việt Nam. Hệ kết cấu chịu lực chính bao gồm cột, dầm và vách cứng bố trí tại các vị trí chiến lược. Phương án móng sử dụng cọc ly tâm ứng suất trước, đảm bảo khả năng chịu tải cho công trình cao tầng. Vật liệu chính là bê tông B25 với thép AI, AII theo tiêu chuẩn Việt Nam. Tải trọng tính toán bao gồm tải trọng tĩnh, tải trọng sử dụng, tải trọng gió và tải trọng động đất. Phần thuyết minh trình bày chi tiết tổ hợp tải trọng và kiểm tra ổn định công trình trước khi thiết kế chi tiết.

2.1. Hệ kết cấu sàn và hệ chịu lực chính của chung cư

Hệ kết cấu sàn trong đồ án chung cư Tiến Phát sử dụng giải pháp sàn sườn bê tông cốt thép. Cấu tạo gồm bản sàn liên kết với hệ dầm chính và dầm phụ tạo thành ô sàn hoàn chỉnh. Hệ chịu lực chính bao gồm cột bê tông cốt thép và vách cứng chịu lực. Các vách cứng được bố trí tại vị trí cầu thang và lõi thang máy để tăng độ cứng ngang cho công trình. Tiết diện cột và dầm được chọn sơ bộ theo quy phạm, sau đó kiểm tra qua tính toán chi tiết.

2.2. Phương án móng và tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế

Phương án móng trong đồ án chung cư Tiến Phát sử dụng móng cọc ly tâm ứng suất trước. Loại cọc này có ưu điểm chịu tải trọng lớn, thi công nhanh và chất lượng đồng đều. Kích thước cọc sơ bộ được xác định dựa trên kết quả khảo sát địa chất công trình. Các tiêu chuẩn áp dụng bao gồm TCXD 205:1998 về thiết kế móng cọc, TCVN 4513-1988 về cấp nước, TCVN 4474-1987 về thoát nước và Quy chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành.

III. Phương pháp tính toán và thiết kế trong đồ án Tiến Phát

Phương pháp tính toán trong đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát phần thuyết minh tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thiết kế kết cấu công trình cao tầng. Phần tính toán cầu thang bao gồm xác định tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ và bản thang nghiêng, sau đó tính cốt thép cho cầu thang tầng điển hình. Bể nước mái được thiết kế với các bản nắp, bản thành và bản đáy, mỗi bộ phận có sơ đồ tính riêng biệt. Hệ khung chịu lực được mô hình hóa và tính toán nội lực bằng phương pháp giải tích. Sàn tầng điển hình sử dụng phần mềm SAFE để tính toán nội lực chính xác. Móng cọc được thiết kế theo năm phương pháp: theo cường độ vật liệu, theo vật liệu làm cọc, theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, theo chỉ tiêu cường độ đất và theo thí nghiệm SPT. Tất cả kết quả đều được kiểm tra độ võng và bề rộng khe nứt theo quy phạm.

3.1. Tính toán cầu thang và bể nước mái trong đồ án

Phần tính toán cầu thang trong đồ án chung cư Tiến Phát bao gồm xác định tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ và bản thang nghiêng. Công thức tính nội lực sử dụng sơ đồ bản kê hai cạnh hoặc bốn cạnh tùy thuộc tỉ số kích thước. Cốt thép được bố trí theo hướng chính và phương phụ đảm bảo khả năng chịu lực. Bể nước mái gồm ba bộ phận chính: bản nắp, bản thành và bản đáy. Mỗi bộ phận chịu tải trọng nước và tải trọng cấu tạo khác nhau, yêu cầu tính toán cốt thép riêng.

3.2. Thiết kế hệ khung và sàn tầng điển hình bằng phần mềm

Hệ khung chịu lực trong đồ án được tính toán theo trục 3 và trục C làm đại diện. Tải trọng tác dụng bao gồm tải trọng tĩnh, tải trọng sử dụng, tải trọng gió và tải trọng động đất. Tổ hợp tải trọng được thực hiện theo quy phạm để tìm trường hợp不利 nhất. Sàn tầng điển hình sử dụng phần mềm SAFE để phân tích nội lực. Kết quả cho ra momen uốn, lực cắt tại các vị trí quan trọng. Cốt thép dọc và cốt thép đai được tính toán và bố trí theo cấu tạo kháng chấn yêu cầu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án chung cư Tiến Phát

Đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát phần thuyết minh đã hoàn thành đầy đủ nội dung thiết kế kết cấu công trình cao tầng. Kết quả tính toán cho thấy giải pháp kết cấu khung bê tông cốt thép với sàn sườn phù hợp với điều kiện xây dựng và yêu cầu kỹ thuật. Hệ móng cọc ly tâm ứng suất trước đảm bảo khả năng chịu tải ổn định cho công trình. Các hệ thống kỹ thuật như cấp thoát nước, cứu hỏa và chống sét được thiết kế đồng bộ theo tiêu chuẩn hiện hành. Phần thuyết minh trình bày logic, có hệ thống từ tổng quan đến chi tiết từng cấu kiện. Đồ án có giá trị tham khảo cho sinh viên và kỹ sư trong lĩnh vực thiết kế kết cấu công trình dân dụng. Các phương pháp tính toán và kết quả thiết kế có thể áp dụng cho các dự án chung cư tương tự tại Việt Nam. Công trình đã được Hội đồng đánh giá thông qua với nhận xét tích cực từ giáo viên hướng dẫn và phản biện.

4.1. Giá trị học thuật và tham khảo của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp chung cư Tiến Phát có giá trị học thuật cao nhờ trình bày đầy đủ quy trình thiết kế kết cấu công trình cao tầng. Nội dung thuyết minh áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành, đảm bảo tính chính xác và khoa học. Sinh viên đã thể hiện khả năng vận dụng kiến thức chuyên môn vào thực tế thiết kế. Đồ án cũng được đánh giá cao về mặt trình bày, logic tính toán và kết quả hợp lý từ Hội đồng chuyên môn.

4.2. Ứng dụng thực tế và khả năng mở rộng công trình

Kết quả thiết kế từ đồ án chung cư Tiến Phát có thể áp dụng cho các dự án chung cư cao tầng tương tự tại Việt Nam. Giải pháp kết cấu khung bê tông cốt thép với sàn sườn là phương án phổ biến và hiệu quả về kinh tế. Phương pháp tính toán móng cọc theo năm tiêu chuẩn đảm bảo độ tin cậy cao. Các hệ thống kỹ thuật cấp thoát nước, cứu hỏa được thiết kế theo quy chuẩn hiện hành, dễ dàng triển khai thi công thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG  Tên công trình - CHUNG CƢ TIẾN PHÁT - Địa chỉ: Quận Tân Phú– TP.HỒ CHÍ MINH  Quy mô công trình - Công trình gồm 20 tầng ( 01 tầng bán hầm, tầng trệt, 16 tầng căn hộ và 2 tầng mái). 2 - Mặt bằng công trình: 30 x 24.1 Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình Trang 17 Hình 1.2 Mặt đứng công trình GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC: Tiêu chuẩn thiết kế:  Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam - tập 4.  TCVN 3905 - 1984 nhà ở và nhà công cộng, thông số hình học.  TCVN 4319 - 1986 nhà ở và công trình công cộng.

Nguyên tắc cơ bản để thiết kế.  Quy mô đầu tƣ của dự án thuộc công trình cấp I  Quy chuẩn xây dựng Việt Nam (tập 1, 2, 3 xuất bản 1997 - BXD) Giải pháp giao thông nội bộ: Trang 18  Về mặt giao thông đứng đƣợc tổ chức gồm 2 cầu thang bộ kết hợp với 2 thang máy dùng để đi lại và thoát ngƣời khi có sự cố.  Về mặt giao thông ngang trong công trình ( mỗi tầng) là các hành lang chạy xung quanh giếng trời của công trình thông suốt từ trên xuống. Giải pháp về sự thông thoáng:  Tất cả các căn hộ đều nằm xung quanh giếng trời có kích thƣớc 1.8m suốt từ tầng mái đến tầng trệt sẽ phục vụ việc chiếu sáng và thông gió cho công trình.

 Ngoài ra tất cả các căn hộ đều có lỗ thông tầng để lấy ánh sáng tự nhiên, trên tầng mái tại các lỗ thông tầng ấy ta lắp đặt các tấm kiếng che nƣớc mƣa tạc vào công trình. Giải pháp kỹ thuật  Hê ̣thống điêṇ  Nguồn điện cung cấp cho chung cƣ chủ yếu là nguồn điện thành phố (mạng điện quận Tân Phú), có nguồn điện dự trữ khi có sự cố cúp điện là máy phát điện đặt ở tầng trệt để bảo đảm cung cấp điện 24/24h cho chung cƣ.  Hệ thống cáp điện đƣợc đi trong hộp gain kỹ thuật và có bảng điều khiển cung cấp điện cho từng căn hộ.  Một số tiêu chuẩn liên quan:  Quy chuẩn xây dựng Việt Nam tập 1 : Ban hành theo quyết định số 439/BXD-CSXD ngày 25/9/1997 của Bộ xây dựng.

 Quy chuẩn xây dựng Việt Nam tập 2 : Ban hành theo quyết định số 439/BXD-CSXD ngày 25/9/1997 của Bộ xây dựng.  TCVN 185 - 1986 : Hệ thống tài liệu thiết kế, ký hiệu bằng hình vẽ trên sơ đồ điện, thiết bị điện và dây dẫn trên mặt bằng.  TCXD 25 - 1991 : Đặt đƣờng dây dẫn trong nhà ở và công trình công cộng – tiêu chuẩn thiết kế.  TCXD 27 - 1991 : Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng – tiêu chuẩn thiết kế.

 TCVN 95 - 1983 : Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng. Trang 19  TCXD 16 - 1986 : Chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng.  TCXD 29 - 1991 : Chiếu sáng tự nhiên trong công trình dân dụng – tiêu chuẩn thiết kế  TCXD 46 - 1984 : Chống sét cho các công trình xây dựng. Tiêu chuẩn thiết kế.

 Hê ̣thống nƣớc  Nguồn nƣớc cung cấp cho chung cƣ là nguồn nƣớc thành phố, đƣợc đƣa vào bể nƣớc ngầm của chung cƣ sau đó dùng máy bơm đƣa nƣớc lên hồ nƣớc mái, rồi từ đây nƣớc sẽ đƣợc cung cấp lại cho các căn hộ. Đƣờng ống thoát nƣớc thải và cấp nƣớc đều sử dụng ống nhựa PVC.  Mái bằng tạo độ dốc để tập trung nƣớc vào các sênô bằng BTCT, sau đó đƣợc thoát vào ống nhựa thoát nƣớc để thoát vào cồng thoát nƣớc của thành phố.  Một số tiêu chuẩn liên quan:  TCVN 4513 - 1988 : Cấp nƣớc bên trong tiêu chuẩn thiết kế.

 TCXD 33 - 1985 : Cấp nƣớc mạng lƣới bên ngoài và công trình. Tiêu chuẩn thiết kế.  TCVN 4474 - 1987 : Thoát nƣớc bên trong. Tiêu chuẩn thiết kế.

 TCXD 51 -1984 : Thoát nƣớc mạng lƣới bên ngoài và công trình. Tiêu chuẩn thiết kế.  Quy chuẩn xây dựng Việt Nam và các quy chuẩn quy phạm hiện hành  Hê ̣thống cƣ́u hỏa  Các họng cứu hỏa đƣợc đặt hành lang và đầu cầu thang, ngoài ra còn có các hệ thống chữa cháy cục bộ đặt tại các vị trí quan trọng. Nƣớc cấp tạm thời đƣợc lấy từ hồ nƣớc mái  Hê ̣thống xƣ̉ lýnƣớc thải  Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trƣớc khi cho hệ thống cống chính của thành phố.

Bố trí các khu vệ sinh của các tầng liên tiếp nhau theo chiều đứng để tiện cho việc thông thoát rác thải Các hệ thống kỹ thuật khác:  Thanh chống sét nhà cao tầng, còi báo động, hệ thống đồng hồ. Trang 20  Sân bãi, đƣờng nội bộ đƣợc làm bằng BTCT, lát gách xung quanh toàn ngôi nhà. Trồng cây xanh, vƣờn hoa tạo khung cảnh, môi trƣờng cho chung cƣ.2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1.1 Hệ kết cấu sàn Sử dụng hệ sàn sƣờn  Cấu tạo gồm: hệ dầm và bản sàn  Ƣu điểm: - Tính toán đơn giản. - Đƣợc sử dụng phổ biến ở nƣớc ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.

 Nhƣợc điểm: - Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vƣợt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu. - Không tiết kiệm không gian sử dụng.2 Hệ kết cấu chịu lực chính Trong đó kết cấu khung chịu lực kết hợp lõi thang máy ở giữa công trình, vách ở biên là kết cấu chịu lực chính cho công trình CHUNG CƢ TIẾN PHÁT. Phù hợp với mặt bằng kiến trúc cũng nhƣ quy mô công trình.3 Phƣơng án móng Thiết kế 2 phƣơng án món cọc: Móng cọc khoan nhồi và móng cọc li tâm 1.3 TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG 1.1 Tải đứng  Tĩnh tải - Trọng lƣợng bản thân công trình. - Trọng lƣợng các lớp hoàn thiện, tƣờng, kính, đƣờng ống thiết bị…  Hoạt tải - Hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên công trình đƣợc xác định theo công năng sử dụng của sàn ở các tầng.1Hoạt tải Hoạt tải tiêu chu STT Công năng (kN/m²) 1 Phòng khách 1.5 2 Phòng ngủ 1.5 3 Phòng vệ sinh 2 4 Hành lang, sảnh đợi.2 Tải trọng ngang Do công trình có chịu động đất và có chiều cao hơn 40m nên tải gió tác dụng lên công trình bao gồm có thành phần tĩnh và thành phần động của tải gió.Áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 83 daN/m².4 VẬT LIỆU SỬ DỤNG  Bê tông Bê tông sử dụng trong công trình là loại bê tông có cấp độ bền B25 với các thông số tính toán nhƣ sau: - Cƣờng độ tính toán chịu nén: Rb = 14.

- Cƣờng độ tính toán chịu kéo: Rbt = 1. - Mô đun đàn hồi: Eb = 30000 MPa.  Cốt thép Cốt thép loại AI (đối với cốt thép có Ø ≤ 10). - Cƣờng độ tính toán chịu nén Rsc = 225 MP - Cƣờng độ tính toán chịu kéo Rs = 225 MPa.

- Cƣờng độ tính toán cốt ngang Rsw = 17 MP - Mô đun đàn hồi Es = 210000 MPa Cốt thép loại AIII (đối với cốt thép có Ø >10). - Cƣờng độ tính toán chịu nén Rs = 365 MP - Cƣờng độ tính toán chịu kéo Rs = 365 MP - Cốt thép Mô đun đàn hồi Es = 200000 MPa Trang 22 1.5 CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG [1] TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1996. [2] TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995 - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999. [3] TCVN 5574:2012 Kết cấu bêtông cốt thép -Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012.

[4] TCVN 198:1997 Nhà cao Tầng - Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép toàn khối- NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999. [5] TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012. [6] TCVN 205:1998 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2002. [7] TCVN 195 : 1997 Nhà Cao Tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi - NXB Xây Dựng.

[8] TCVN 9386 : 2012 Thiết kế công trình chịu động đất - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2012. [9] TCVN 10304 : 2014 Móng cọc-Tiểu chuẩn thiết kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 2014 Trang 23 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CẦU THANG 2.1 TỔNG QUAN Cầu thang tầng điển hình của công trình này là cầu thang dạng bản 3 vế, tính toán cầu thang theo dạng bản chịu lực. Kích thƣớc thiết kế: Cầu thang tầng điển hình của công trình này là cầu thang 3 vế. Tổng cộng cầu thang tầng điển hình có 22 bậc thang với kích thƣớc: hb= 160 mm (bậc thứ 22 cao 140 mm) và lb = 250 mm Góc nghiêng của thang: 160 0 tg  250  0, 64  = 32 37’ => Cos = 0,842 Hình 2.1 Cầu thang Trang 24 Chọn sơ bộ chiều dày bản thang: - Xem bản thang làm việc giống sàn 1 phƣơng, ta có : L=4900 m - Chọn chiều dày của bản thang đƣợc chọn sơ bộ theo công thức là L0 4900 hs    (163.3 196) mm 25  30 2530  Chọn chiều dày bản thang hb= 150 mm  Chọn sơ bộ kích thƣớc các dầm cầu thang h L0 4900 d  10 13  1013  (376.92  490) mm Chọn hd= 400 mm h 400 bd  2 d 3  2 3  (133.3  200) mm Chọn bd= 200 mm 2 Chọn kích thƣớc dầm là 200x400 (mm ) Bảng 2.1 Thông số hình học của cầu thang Chiều Chiều Chiều Chiều Số bậc Bề rộng Chiều cao Bê rộng cao vế cao vế dày bản cao thang bậc bậc bản thang 1 thang thang tầng(m) một vế thang(mm) thang(mm) thang(m) và 3(m) (m) (mm) 3.2 150 Các tải trọng tính toán trên sàn cầu thang dựa vào các tiêu chuẩn thiết kế của TCVN ( Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: 2737-1995) 2.2 VẬT LIỆU Bê tông B25 : Rb = 14.5Mpa;  b 1 Thép AIII : Rs = 365 Mpa : bố trí thép chính dầm thang.

Thép AI : Rs = 225Mpa : bố trí thép bản thang và thép đai dầm thang 2.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG Cấu tạo bậc thang và chiếu nghỉ : Trang 25 250 160 Hình 2.2 Các lớp cấu tạo bản thang và bản chiếu nghỉ 2.1 Bản chiếu nghỉ  Tĩnh tải : Bảng 2.2 Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang trên 1 mét dài.