CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG 1. Lựa chọn vật liệu Vật liệu xây cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình kể cả tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang do lực quán tính. Vật liệu có tính biến dạng cao.
Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp. Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng rất tốt khi chịu các tải trọng lặp lại (động đất, gió bão) Vật liệu có tính liền khối cao: có tác dụng trong trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận của công trình. Vật liệu dễ chế tạo và giá thành hợp lí Trong điều kiện tại Việt Nam hiện nay thì vật liệu bê tông cốt thép hoặc vật liệu thép là các loại vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng. Hình dạng công trình và sơ đồ bố trí kết cấu 2.
Sơ đồ mặt bằng, sơ đồ kết cấu Nhà cao tầng thường có mặt bằng đơn giản, tốt nhất là lựa chọn những hình có tính chất đối xứng cao. Trong trường hợp ngược lại công trình cần được phân ra các phần khác nhau để mỗi phần đều có hình dạng đơn giản. Các bộ phận chịu lực chính của nhà cao tầng như vách lõi cũng cần phải được bố trí đối xứng. Trong trường hợp các kết cấu vách lõi không thể bố trí đối xứng thì cần phải có biện pháp đặc biệt để chống xoắn cho công trình theo phương đứng.
Hệ thống kết cấu cần được bố trí làm sao để trong mỗi trường hợp tải trọng sơ đồ làm việc của các kết cấu rõ ràng mạch lạc và truyền một cách mau chóng nhất tới móng công trình. Tránh dùng các sơ đồ kết cấu có cánh mỏng và kết cấu dạng công xon theo phương ngang vì các loại kết cấu này dễ bị phá hoại dưới tác dụng của động đất và gió bão. Theo phương đứng Độ cứng của kết cấu theo phương thẳng đứng cần phải được thiết kết giảm dần lên phía trên. Cần tránh sự thay đổi độ cứng của hệ kết cấu đột ngột (như làm việc thông tầng hoặc giảm cột cũng như thiết kế dạng hẫng chân, dạng giật cấp) Trong trường hợp đặc biệt nói trên người thiết kế cần phải có biện pháp tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh sự phá hoại ở các vùng xung yếu.
Lựa chọn giải pháp kết cấu 3. Cơ sở để tính toán kết cấu. LÊ THẾ ANH SVTH : LÊ VĂN CƯỜNG – LỚP 2016X2 6 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2016 – 2021 KHOA XÂY DỰNG VĂN PHÒNG LÀM VIỆC CÔNG TY AN PHÁT Căn cứ vào: Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình. Được sự đồng ý của Giảng viên hướng dẫn.
Lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối để thiết kế cho công trình. Hệ kết cấu chịu lực. Công trình gồm có 5 tầng, chiều cao tính từ cốt 0,00 đến mái là 18,6m. Mặt bằng công trình hình hình chữ nhật Kết cấu dùng để tính toán có thể là: hệ kết cấu vách cứng và lõi,hệ kết cấu hỗn hợp khung-vách.
Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng. Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo một phương, hai phương hoặc liên kết thành hệ không gian gọi là lõi cứng. Loại kết cấu này có khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình cao hơn 20 tầng. Tuy nhiên hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo không gian rộng.
Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng) Hệ khung lõi chịu lực thường được sử dụng hiệu quả cho các nhà có độ cao trung bình và thật lớn, có mặt bằng hình chữ nhật hoặc hình vuông. Lõi có thể đặt trong hoặc ngoài biên trên mặt bằng. Hệ sàn các tầng được gối trực tiếp vào tường lõi – hộp hoặc qua các hệ cột trung gian. Hệ kết cấu khung giằng được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng.
Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên là khu vực có tường liên tục nhiều tầng. Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng được thiết kế cho vùng có động đất cấp 7.
Kết luận: Qua xem xét các đặc điểm các hệ kết cấu chịu lực trên áp dụng vào đặc điểm công trình và yêu cầu kiến trúc em chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ kết cấu khung chịu lực Đặc điểm của hệ kết cấu khung: Biến dạng của kết cấu khung là biến dạng cắt, biến dạng tương đối giữa các tầng bên trên nhỏ, bên dưới lớn. Phương pháp tính toán hệ kết cấu: Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, được lập ra chủ yếu nhằm thực hiện hoá khả năng tính toán các kết cấu phức tạp. Như vậy với cách tính thủ công, người thiết kế buộc phải dùng các sơ đồ tính toán đơn giản, chấp nhận việc chia cắt kết cấu thành các phần nhỏ hơn bằng cách bỏ qua các liên kết không gian. Đồng thời sự làm việc của vật liệu cũng được đơn giản hoá, cho rằng nó làm việc trong gian đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke.
Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận phương pháp tính toán công trình. Khuynh hướng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trường hợp riêng lẻ được thay thế bằng khuynh hướng tổng quát hoá. Đồng thời khối lượng tin toán số GVHD: THS. LÊ THẾ ANH SVTH : LÊ VĂN CƯỜNG – LỚP 2016X2 7 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2016 – 2021 KHOA XÂY DỰNG VĂN PHÒNG LÀM VIỆC CÔNG TY AN PHÁT học không còn là một trở ngại nữa.
Các phương pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian. Về độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án này sử dụng sơ đồ tính toán chưa biến dạng (sơ đồ đàn hồi). Ta tính toán kết cấu cho ngôi nhà theo sơ đồ khung không gian làm việc theo 2 phương. Chiều cao các tầng: Tầng 1: 4,2m; Tầng 2-mái cao 3,6 m.
Hệ kết cấu gồm hệ sàn BTCT toàn khối, trong mỗi ô bản chính có bố trí dầm phụ theo 2 phương dọc, ngang nhằm đỡ tường và tăng độ cứng của sàn và giảm chiều dày tính toán của sàn. Tiết diện thay đổi theo chiều cao để tiết kiệm và phù hợp độ cứng yêu cầu. Phương pháp tính toán hệ kết cấu Tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn dựa vào phần mềm Etabs V17. Tải trọng đứng Gồm trọng lượng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái.
Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các thiết bị, thiết bị vệ sinh… đều qui và tải phân bố đều trên diện tích ô sàn. Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm, tường ngăn …, coi phân bố đều trên dầm. Tải trọng ngang Gồm tải trọng gió được tính theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-95 Tải trọng gió tĩnh được tính toán qui về tác dụng phân bố tại các mức sàn tầng. Nội lực và chuyển vị Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng chương trình tính kết cấu Etabs V17.
Đây là một chương trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay và được ứng dụng khá rộng rãi để tính toán kết cấu công trình. Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng. Tổ hợp nội lực và tính toán cốt thép Sử dụng chương trình tính kết cấu Etabs V17. Chương trình này có ưu điểm là tính toán đơn giản, ngắn gọn, dễ dàng và thuận tiện khi sử dụng.
LÊ THẾ ANH SVTH : LÊ VĂN CƯỜNG – LỚP 2016X2 8 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2016 – 2021 KHOA XÂY DỰNG VĂN PHÒNG LÀM VIỆC CÔNG TY AN PHÁT CHƯƠNG II. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SƠ BỘ CHO CÁC CẤU KIỆN 1. Chọn sơ bộ chiều dày sàn D Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: hb = l. m Trong đó: D = (0,8 1,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1.
m: là hệ số phụ thuộc loại bản. m 30 35 với bản loại dầm. m 40 45 với bản kê bốn cạnh. l : là chiều dài cạnh ngắn.
Vì khoảng cách lớn nhất giữa các cột là 5,4m, để đảm bảo các ô sàn làm việc bình thường độ cứng của các ô sàn phải lớn nên em chọn giải pháp sàn là sàn sườn toàn khối. Ô sàn có kích thước lớn nhất là 5,4x5,4 m. Do có nhiều ô bản có kích thước và tải trọng khác nhau dẫn đến có chiều dày bản sàn khác nhau, nhưng để thuận tiện thi công cũng như tính toán ta thống nhất chọn một chiều dày bản sàn. 0,12 0,135 (m) m 40 45 Do yêu cầu về cấu tạo và kiến trúc chọn sơ bộ kích thước bản sàn là 12cm.
Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm 1 Chiều cao tiết diện dầm được chọn theo công thức: h ld. md Chiều rộng dầm được chọn theo công thức: b 0,3 0,5 .h Trong đó : md : hệ số ld : nhịp của dầm đang xét. Đối với dầm chính md = 8 12. Đối với dầm phụ md = 12 16.
Để đơn giản cho việc thi công, cố gắng chọn ít loại tiết diện dầm. Ngoài ra cần thiết kế tiết diện dầm cột để đảm bảo các yêu cầu: Kích thước tiết diện ngang của cột 1/10 chiều dài cột (chiều cao tầng) Độ lệch tâm trục dầm và trục cột bc/4 (bc là cạnh cột vuông góc với trục dầm) 2. Hệ dầm khung trục 1-7 và A-E Nhịp dầm lớn nhất là: ld 5, 4m GVHD: THS.