Đồ án Tốt nghiệp: Thiết kế Chung cư Cao cấp Dream Building - Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng

Tham khảo đồ án tốt nghiệp thiết kế chung cư cao cấp Dream Building. Khám phá kiến trúc hiện đại, tiện ích sang trọng và các giải pháp quy hoạch không gian tối

• Tác giả: Vương Trung Trực
• Người hướng dẫn: Lê Anh Thắng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng
• Đề tài: Thiết kế chung cư cao cấp Dream Building
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án thiết kế chung cư cao cấp Dream Building

Đồ án tốt nghiệp thiết kế chung cư cao cấp Dream Building thuộc chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Công trình tọa lạc tại thành phố Hồ Chí Minh, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11. Dự án yêu cầu tính toán kỹ lưỡng các yếu tố tải trọng, khí hậu và địa chất để đảm bảo an toàn và công năng sử dụng. Thiết kế bao gồm các phần chính: kiến trúc và công năng, giải pháp kết cấu, tính toán tải trọng gió và động đất, thiết kế sàn, cầu thang bộ, khung chịu lực và móng công trình. Phần mềm ETABS được sử dụng để phân tích kết cấu và xác định nội lực. Công trình áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam về kết cấu bê tông cốt thép và tải trọng tác động.

1.1. Vị trí và đặc điểm khí hậu tại TP.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi hai mùa rõ rệt. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 với lượng mưa lớn, tác động trực tiếp đến thiết kế hệ thống thoát nước và chống thấm cho công trình. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau với nền nhiệt cao trung bình 27-29 độ C. Các yếu tố khí hậu này đòi hỏi giải pháp kiến trúc phù hợp như hệ thống che nắng, thông gió tự nhiên và vật liệu chống nóng hiệu quả cho mặt dựng công trình chung cư cao cấp.

1.2. Quy mô và công năng công trình chung cư

Dream Building là công trình chung cư cao cấp với quy mô nhiều tầng, được thiết kế đa dạng công năng phục vụ nhu cầu sinh hoạt hiện đại. Hệ thống khung bê tông cốt thép chịu lực chính, kết hợp vách cứng tại khu vực lõi thang để tăng độ cứng ngang. Công trình bao gồm tầng hầm để xe, tầng thương mại dịch vụ, các tầng căn hộ và tầng kỹ thuật. Mỗi căn hộ được tối ưu diện tích sử dụng, đảm bảo ánh sáng tự nhiên và đối lưu không khí. Hệ thống cầu thang bộ và thang máy được bố trí hợp lý phục vụ giao thông đứng.

II. Phân tích tải trọng và vấn đề kết cấu công trình

Phân tích tải trọng là bước quan trọng trong thiết kế chung cư cao cấp Dream Building. Các loại tải trọng bao gồm: tải trọng bản thân kết cấu, tải trọng tường xây, tải trọng sử dụng, tải trọng gió và tải trọng động đất. Tải trọng gió được tính toán với hai thành phần tĩnh và động, sử dụng hệ số tương quan không gian để xác định áp lực gió tác động lên công trình. Phần mềm ETABS mô phỏng số đồ kết cấu, phân tích dao động và xác định chu kỳ dao động riêng. Kết quả cho thấy mode 1 dao động theo phương Y với chu kỳ 2.83 giây và mode 2 theo phương X với chu kỳ 2.45 giây. Các tổ hợp tải trọng được xây dựng theo tiêu chuẩn để tính toán thiết kế cột, dầm, sàn và móng. Tải trọng động đất được xét theo phổ phản ứng, đảm bảo công trình chịu được tác động địa chấn theo quy chuẩn.

2.1. Tải trọng gió và thành phần động

Tải trọng gió tác động lên công trình chung cư cao tầng bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động. Thành phần tĩnh được tính dựa trên áp lực gió cơ bản và hệ số hình dạng công trình. Thành phần động xét đến hiện tượng xung kích do gió gây ra, phụ thuộc vào chu kỳ dao động riêng và tần số gió nhiễu loạn. Kết quả phân tích ETABS xác định các mode dao động có tần số nhỏ hơn tần số giới hạn fL cần xét đến ảnh hưởng động. Theo phương X xét mode 2, phương Y xét mode 1. Tải trọng gió cuối cùng được tổng hợp từ cả hai thành phần, áp dụng cho từng tầng của công trình.

2.2. Tải trọng động đất và tổ hợp tải trọng

Tải trọng động đất được xác định theo phương pháp phổ phản ứng, sử dụng hệ số gia tốc nền và hệ số đất nền tại vị trí xây dựng. Công trình được phân vào nhóm đối tượng cấp II theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam. Tổ hợp tải trọng thiết kế bao gồm nhiều trường hợp: tải trọng dọc kết hợp tải trọng ngang, xét cả trường hợp gió và động đất. Các tổ hợp được xây dựng theo nguyên tắc: tải trọng chết cộng tải trọng sống cộng tải trọng gió hoặc động đất với hệ số tương ứng. Kết quả tổ hợp tải trọng là cơ sở để tính toán thiết kế cột, dầm và móng công trình.

III. Giải pháp thiết kế kết cấu sàn cầu thang và khung

Giải pháp thiết kế kết cấu cho Dream Building áp dụng nguyên lý bê tông cốt thép toàn khối. Sàn được thiết kế theo mô hình làm việc đàn hồi, kiểm tra độ võng và bố trí thép hợp lý. Cầu thang bộ sử dụng kết cấu bản thang nghiêng liên kết với dầm chiếu nghỉ dạng khớp, chiều dày bản thang 150mm. Thiết kế khung chịu lực bao gồm cột, dầm và vách cứng lõi thang. Cột được tính toán tổ hợp nội lực từ nhiều trường hợp tải trọng, kiểm tra khả năng chịu nén lệch tâm. Dầm sàn điển hình được thiết kế tiết diện chữ T hoặc chữ L tùy vị trí làm việc. Vách cứng tại lõi thang giúp tăng độ cứng ngang cho toàn bộ khung công trình. Tất cả tính toán tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 5574 về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.

3.1. Thiết kế sàn và cầu thang bộ

Sàn bê tông cốt thép được thiết kế theo sơ đồ bản phẳng chịu lực hai phương. Kích thước sơ bộ sàn dựa trên khẩu độ và điều kiện độ võng cho phép. Nội lực sàn được xác định theo mô hình làm việc đàn hồi với điều kiện biên thực tế. Thép bố trí theo hai phương, đảm bảo khả năng chịu uốn và kiểm tra cắt. Cầu thang bộ gồm bản thang nghiêng và chiếu nghỉ, chiếu tới. Bản thang nghiêng liên kết hai đầu khớp với dầm chiếu nghỉ. Tải trọng tác dụng lên bản thang nghiêng được quy đổi theo phương ngang. Thiết kế thép bản thang và chiếu nghỉ đảm bảo chịu lực và giới hạn độ võng.

3.2. Thiết kế khung chịu lực và vách cứng

Khung chịu lực của Dream Building gồm hệ cột, dầm và vách cứng lõi thang. Cột được tính toán chịu nén lệch tâm với tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất từ ETABS. Cốt thép cột bố trí đối xứng, kiểm tra đủ tiết diện thép theo yêu cầu cấu tạo. Dầm sàn điển hình thiết kế tiết diện hình chữ T tại vùng chịu momen dương, tiết diện chữ L tại vùng gối. Vách cứng lõi thang tăng cường độ cứng ngang, được tính toán nội lực và bố trí thép dọc, thép ngang. Cấu tạo thép vách đảm bảo khả năng chịu cắt và nén, liên kết chắc chắn với dầm và sàn xung quanh.

IV. Kết luận và ứng dụng thiết kế móng công trình

Phần thiết kế móng là bước cuối cùng và quan trọng trong đồ án chung cư cao cấp Dream Building. Địa chất công trình gồm nhiều lớp đất nền với thông số cơ lý khác nhau, được khảo sát bằng phương pháp SPT. Phương án móng cọc khoan nhồi được lựa chọn phù hợp với điều kiện địa chất và tải trọng lớn từ công trình cao tầng. Cọc khoan nhồi đặt sâu vào lớp đất tốt, truyền tải trọng từ kết cấu xuống nền đất an toàn. Đài móng liên kết nhóm cọc với cột, được thiết kế kiểm tra lún, chọc thủng và bố trí thép hợp lý. Độ cứng lò xo nền được tính toán để mô hình hóa tương tác đất-nền trong phân tích ETABS. Hệ số nhóm cọc được xét đến ảnh hưởng của tương tác giữa các cọc trong cùng một móng. Kết quả kiểm tra lún và khả năng chịu tải đảm bảo công trình hoạt động an toàn trong suốt thời gian sử dụng.

4.1. Thiết kế móng cọc khoan nhồi

Móng cọc khoan nhồi được thiết kế cho công trình Dream Building dựa trên kết quả khảo sát địa chất và thí nghiệm SPT. Chọn loại cọc có đường kính và chiều sâu phù hợp để đạt sức chịu tải thiết kế yêu cầu. Sức chịu tải cọc được xác định theo ba phương pháp: cơ lý đất nền, cường độ đất và thí nghiệm thực tế. Giá trị sức chịu tải thiết kế lấy giá trị nhỏ nhất đảm bảo an toàn. Số lượng cọc trong mỗi móng được tính toán dựa trên tải trọng cột và sức chịu tải đơn của một cọc. Kiểm tra ảnh hưởng nhóm cọc bằng hệ số điều chỉnh theo khoảng cách và bố trí cọc.

4.2. Kiểm tra lún và bố trí thép đài móng

Kiểm tra độ lún là yêu cầu bắt buộc đối với móng công trình cao tầng. Độ lún được tính theo phương pháp tổng hợp biến dạng các lớp đất nén trong phạm vi ảnh hưởng của tải trọng. Điều kiện lún cho phép phải thỏa mãn: độ lún khác biệt giữa các móng liền kề không vượt quá giới hạn quy định. Kiểm tra chọc thủng đài móng đảm bảo khả năng chịu cắt tại vị trí tiếp giáp cọc với đài. Thép đài móng bố trí theo hai phương, tính toán theo nguyên tắc bản phẳng chịu lực. Cấu tạo thép phải đảm bảo liên kết chắc chắn giữa cọc và đài, truyền tải trọng hiệu quả từ kết cấu thượng tầng xuống nền đất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC 1. Tổng quan về công trình. - Tên công trình : Dream Building - Công trình được xây dựng ở khu vực quận 5, Tp Hồ Chí Minh.

- Chức năng sử dụng của công trình là căn hộ cho thuê hoặc bán. - Công trình có tổng cộng 20 tầng: 1 tầng hầm, 1 trệt, 1 tầng lửng, 16 tầng điển hình và 1 tầng thượng. - Tổng chiều cao của công trình là 65 m. Kích thước mặt bẳng sử dụng 31 m × 33 m, công trình được xây dựng trên khu vực địa chất đất nền tương đối tốt.

Đặc điểm khí hậu ở TPHCM: - Đặc điểm khí hậu ở thành phố HCM được chia thành hai mùa rõ rệt. Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11 có 0 - Nhiệt độ trung bình: 25 C. 0 - Nhiệt độ thấp nhất: 20 C. 0 - Nhiệt độ cao nhất: 36 C.

- Lượng mưa trung bình: 274. - Lượng mưa cao nhất: 638mm (tháng 5). - Lượng mưa thấp nhất: 31mm (tháng 11). - Độ ẩm tương đối trung bình: 48.5% - Độ ẩm tương đối cao nhất: 79% - Độ ẩm tương đối cao nhất: 100% - Lượng bốc hơi trung bình: 28mm/ngày đêm.

Mùa khô: 0 - Nhiệt độ trung bình: 27 C. 0 - Nhiệt độ cao nhất: 40 C. Gió: - Gió Đông Nam: chiếm 30% - 40% - Gió Đông: chiếm 20% - 30% - Gió Tây Nam: chiếm 66%. - Hương gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình: 2.15m/s - Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ.

- Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão. Kiến trúc và công năng: - Bãi đỗ xe được bố trí dưới tầng hầm công trình. Trang 8 - Tầng trệt với chiều cao tầng 2.6m, tầng 1 đến tầng thượng có cao độ bằng nhau 3.5m giành cho các hoạt động thương mại dịch vụ, văn phòng và các công năng phục vụ tiện ích đi kèm. Các tầng còn lại sử dụng làm căn hộ.

- Ngoài việc tổ chức dây chuyền công năng hợp lý, chúng ta cũng không quên việc tổ chức hình khối kiến trúc cho công trình với hình khối mạnh mẽ và hài hòa trên khối đế chắc chắn. Giải pháp kết cấu: - Các giải pháp kết cấu BTCT toàn khối được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng bao gồm: Hệ kết cấu khung, hệ kết cấu tường chịu lực, hệ khung – vách hỗn hợp, hệ kết cấu hình ống và hệ kết cấu hình hộp. Do đó lựa chọn hệ kết cấu hợp lý cho một công trình cụ thể sẽ hạ giá thành xây dựng công trình, trong khi vẫn đảm bảo độ cứng và độ bền của công trình, cũng như chuyển vị tại đỉnh công trình. Việc lựa chọn kết cấu dạng này hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió).

- Kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung – vách lõi cứng với hệ cột, vách được bố trí xung quanh nhà với bước nhịp lớn nhất là 9m theo phương ngang và 10m theo phương dọc, hệ lõi bao gồm 3 lõi cứng (thang máy) được kết hợp làm giao thông theo phương đứng, lối thoát hiểm, khu vệ sinh và hộp kỹ thuật. Trang 9 CHƯƠNG 2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 2. Tải các lớp cấu tạo.1 Các lớp cấu tạo sàn.

Trọng Tĩnh tải Hệ Tĩnh tải lượng Chiều dày tiêu số tính Các lớp cấu tạo riêng chuẩn vượt toán 3 2 2 (kN/m ) (mm) (kN/m ) tải (kN/m ) Gạch Ceramic 22 10 0.47 Lớp vữa trát 18 15 0.35 Hệ thống kỹ thuật 0.36 Tải trọng tiêu chuẩn với 1.36 hệ số vượt tải trung bình n = 1. Tải tường xây. - Công thức: g t = b ( ht − hd ) n + Tường dày 200: tc g 200 = 18 0.44 (kN / m ) + Tường dày 100: tc tc g = g200 = 10. - Tra hoạt tải theo TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động.

- Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó của quá trình xây dụng và sử dụng. - Tải trọng tạm thời được chia làm hai loại: + Tạm thời dài hạn + Tạm thời ngắn hạn Trang 10 Bảng 2.2 Hoạt tải Hoạt tải Giá trị tiêu chuẩn (kN/m²) tính Hệ số toán STT Tên sàn vượt Phần Phần tải 2 dài ngắn Toàn phần (kN/m ) hạn hạn 1 Nhà để xe 1.00 2 Phòng thể thao 1.00 3 Thang, sảnh, hành lang 1.60 7 Mái bằng có sử dụng 0.95 8 Mái bằng không có sử dụng 0. Tải trọng gió.1 Mô hình tính toán động lực tải trọng gió lên công trình trong ETABS. - Tính toán thành phần tải trọng gió (theo mục số 2 TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động) - Tải trọng gió gồm 2 thành phần: Thành phần tĩnh và thành phần động.

Tĩnh toán thành phần gió tĩnh theo mục 6 TCVN 2737:1995. - Các nhà nhiều tầng cao hơn 40m thì khi tính toán phải kể đến thành phần động của tải trọng gió theo mục 1. Thành phần động của tải trọng gió là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra. Tính toán giá trị của lực này dựa trên thành phần tĩnh tải của tải trọng gió nhân với các hệ số ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán trính của công trình.

- Trong đồ án này công trình có chiều cao 65m > 40m so với mặt đất có cốt cao độ +0.00m do đó phải tính toán thêm thành phần động của tải trọng gió. Tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió. - Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Wj = W0 k (zj) c Trong đó: là giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định từ vận tốc gió đã được xử lý trên + cơ sở số liệu quan trắc vận tốc gió ở độ cao 10m so với mốc chuẩn, giá trị áp lực gió xác định theo bảng 4 ứng với từng phân vùng áp lực gió quy định trong phụ lục E TCVN 2737 – 1995. + k là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao tra theo bảng 5 TCVN (zj) 2737 – 1995.

+ c là hệ số khí động: Phía đón gió đẩy 0. + Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió là 1. Áp dụng tính toán. - Công trình xây dựng tại Quận 5, TP.

Hồ Chí Minh thuộc vùng gió II-A và địa hình A. Tra bảng TCVN 2737 – 1995 được: W0 = 0.83 (kG / m )2 - Kết quả tính toán gió tĩnh quy về lực tập trung tác dụng tại tâm sàn mỗi tầng theo 2 phương như bảng dưới đây.3 Gió tĩnh gán vào tâm sàn theo phương X. WTX WTY Story hj (m) zj (m) (kN) (kN) Sân thượng 3.27 Trang 13 WTX WTY Story hj (m) zj (m) (kN) (kN) Tầng 11 3. Tính toán thành phần động của tải trọng gió.

- Công trình có độ cao 65.0m > 40m nên cần phải tính thành phần động của tải gió. - Tính toán thành phần động của tải trọng gió xác định dựa theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999. - Thảnh phần động của tải trọng gió được xác định theo các phương tương ứng với phương tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió. Trong tiêu chuẩn chỉ kể đến thành phần gió dọc theo phương X và phương Y bỏ qua thành phần gió ngang và moment xoắn.

- Xác định thành phần gió động theo tiêu chuẩn TCVN 229 – 1999 theo các bước: - Bước 1: Thiết lập lưu đồ tính toán động lực. - Bước 2: Xác định tần số và dạng dao động theo phương X và phương Y. Trang 14 - Bước 3: Tính toán thành phần động theo phương X và phương Y. - Theo tiêu chuẩn thì sơ đồ tính toán động lực là hệ thanh consol có hữu hạn điểm tập trung khối lượng phục lục A của tiêu chuẩn.2 Lưu đồ tính toán động lực.

- Trong đó: + W : Áp lực có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị của W khi tính hệ số. j p ( ji) + Mj : Khối lượng tập trung của công trình thứ j. + i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm lôga của dao động. + i : Hệ số được xác định bằng cách chia công trình thành n phần.

+ y ji : Là dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên. + : Hệ số độ tin cạy của tải trọng gió, lấy bằng 1. = 830 (N/m ): Giá trị của áp lực gió. 2 + W0 + fi : Tần số dao động riêng thứ i.

+ WFj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió, tác động lên phần thứ j của công trình ứng với dao động khác nhau khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió. Trang 15 + Wj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, tác dụng lên phần thứ j của công trình. + Sj : Diện tích phần đón gió thứ j của công trình. + : Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió.

Đối với dao động thứ nhất 1 phụ thuộc vào kích thước mặt đón gió. + Đối với phương X: = L, =H. + Đối với phương Y: = D, =H. + Với các dạng dao động khác i= (Tra bảng 4: Hệ số tương quan không gian 1 TCVN 229 – 1999).3 Xác định hệ số không gian .4 Bảng tra hệ số tương quan không gian .38 - Sơ đồ tính toán là hệ thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng.

- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình có thể coi như không đổi. - Vị trí của các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình sàn. Trang 16 - Giá trị khối lượng tập trung bằng tổng của trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng các lớp sàn (phân bố đều trên sàn), hoạt tải (phân bố đều trên sàn).4 Sơ đồ tính toán động lực tải trọng gió lên công trình. - Với vùng áp lực gió II và hệ số = 0.3 đối với công trình nhà cao tầng kết cấu bê-tông cốt thép, ta tra được f L =1.

- Việc xác định tần số và dạng dao động động riêng của sơ đồ tính toán trên bằng phương pháp giả tích khá là phức tạp và không thể xác định được nếu công trình có độ cứng thay đổi theo chiều cao.