CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC 30% I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1. Tên công trình Trường tiểu học cơ sở xã Hoằng Hà, huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa 2. Nhiệm vụ và chức năng chính của công trình Công trình phục vụ làm nhà dạy học.
Đặc điểm khí hậu môi trường, kinh tế xã hội của khu vực 4. Khí hậu, môi trường Thanh Hoá nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ rệt. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600-2300mm, mỗi năm có khoảng 90-130 ngày mưa. Độ ẩm tương đối từ 85% đến 87%, số giờ nắng bình quân khoảng 1600-1800 giờ.
Nhiệt độ trung bình 230C - 240C, nhiệt độ giảm dần khi lên vùng núi cao. Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và Đông bắc, mùa hè là Đông và Đông nam. Đặc điểm khí hậu thời tiết với lượng mưa lớn, nhiệt độ cao, ánh sáng dồi dào là điều kiện thuận lợi cho phát triển sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp. Kinh tế, xã hội + Đặc điểm địa lý: Xã Hoằng Hà thuộc vùng đồng bằng, nằm về phía đông bắc của Huyên Hoằng Hóa, cách trung tâm Huyện lỵ khoảng 6 km, cách của sông lạch trường khoảng 8 km trải dài theo hữu ngạn sông lạch trường và tả ngạn sông cung.
Phía tây giáp xã Hoằng Đạt, phía nam giáp sông Đằng (bên kia sông là xã Hoằng Đạo), phía đông giáp sông lạch trường (bên kia sông là xã Hoằng yến), phía bắc giáp xã xuân lộc Huyện hậu lộc qua khúc sông lạch trường, xã Hoằng Hà không có núi chỉ có sông lạch trường và sông cung bao quanh phía bắc và phía đông. Với tổng diện tích tự nhiên là 409,5 ha, trong đó có 274ha đất nông nghiệp. + Đặc điểm dân số: Theo điêu tra dân số ngày 1/4/2009 người dân có mặt ở xã Hoằng Hà là 4.245 người với tổng số hộ, tăng gấp hơn hai lần so với năm 1945. Riêng ngọc đỉnh trước kia chưa đến 500 người mà nay đã có 327 hộ với 1.456 người chiến 1/3 dân số cả xã, tăng gấp 3 lần so với dân số ngọc đỉnh trước năm 1945.
9 + Đặc điểm kinh tế: Bất cứ ở đâu khi nói đến nghề mộc Đạt tài thì ai cũng biết. Từ một tốp thợ ngoài Bắc vào truyền nghề cho, rồi về sau trò lại giỏi hơn thầy, tiếng thơm ngày một lan xã, thợ mộc Đạt tài – Hoằng Hà, không chỉ giỏi làm nhà, làm đình, chùa, nghè, miếu, làm nhà thánh, làm cung điện, không chỉ trong tỉnh, ngoài tỉnh và đến cả kinh đô. Quy mô xây dựng công trình Theo dự án, công trình là nhà thuộc loại cao tầng trong khu vực,. Công trình gồm 3 tầng nổi, và 1 tầng mái.
Toàn bộ công trình có dạng hình chữ nhật, diện tích là 310 m2. Phần lớn diện tích là các phòng học. + Tầng 1 đến tầng 2 gồm hành lang và phòng học + Tầng mái gồm hệ thống kĩ thuật. + Chiều cao toàn nhà: 17.
CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1. Giải pháp mặt bằng 1. Tầng 1 đến tầng 2 - Tầng 1 đến tầng 2 có mặt bằng bố trí tương đối đối xứng qua tâm nhà. - Mặt bằng của công trình là một 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.
- Chiều cao mỗi tầng là 3.6m có mặt bằng hình chữ nhật, diện tích 310 m 2, các tầng được thiết kế làm phòng học, diện tích phòng học là 48m2, 1 thang bộ. - Sàn các phòng ở được lát gạch men, trần quét sơn - Việc bố trí cầu thang bộ ở giữa nhà nhằm cho việc giao thông theo phương đứng thuận tiện, dễ dàng trong giai đoạn thi công 1. Tầng mái - Tầng mái diện tích mặt bằng tầng mái của tòa nhà là: 395 m2. Mái từ giữa dốc xuống hai bên với độ dốc là 42,5%.
Giải pháp mặt đứng. - Tòa nhà từ tầng 1 đến tầng 3 mỗi tầng cao 3. Toàn bộ khối nhà cao 13.5m tính từ cốt +0. - Tòa nhà thiết kế có 4 mặt lấy sáng, các phòng học đều được bố trí cửa sổ đảm bảo nhu cầu chiếu sáng tự nhiên.
10 HÌNH 1 - MẶT BẰNG TẦNG 1 HÌNH 2 – MẶT BẰNG TẦNG 2 11 HÌNH 3 – MẶT BẰNG TẦNG 3 HÌNH 4 – MẶT BẰNG MÁI 12 HÌNH 5- MẶT ĐỨNG TRỤC 1-10 HÌNH 6 – MẶT ĐỨNG TRỤC 10-1 13 HÌNH 7 – MẶT ĐỨNG TRỤC C-A, A-C HÌNH 8 – MẶT CÁT B-B 14 III. GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 1. Đặc điểm thiết kế kết cấu nhà cao tầng Về mặt kết cấu, một ngôi nhà được xem là cao tầng khi mà độ bền vững và chuyển vị của nó do tải trọng ngang quyết định. Từ nhà thấp tầng đến nhà cao tầng có một sự chuyển tiếp quan trọng từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học.
Thiết kế nhà cao tầng so với nhà thấp tầng đặt ra một nhiệm vụ quan trọng cho kĩ sư kết cấu trong việc lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực cho công trình. Việc chọn các hệ kết cấu chịu lực khác nhau, có liên quan chặt chẽ đến các vấn đề về bố trí mặt bằng, hình khối, độ cao các tầng, yêu cầu kĩ thuật thi công, tiến độ thi công, giá thành xây dựng. Nhà càng cao thì các yếu tố sau đây càng quan trọng - Ảnh hưởng của tải trọng ngang do gió và động đất. - Chuyển vị ngang tải đỉnh nhà và chuyển vị lệch giữa các mức tầng nhà.
- Gia tốc dao động. - Ổn định tổng thể chống lật và chống trượt. - Độ ổn định của nền móng công trình. Do đó trong thiết kế nhà cao tầng phải quan tâm đến nhiều vấn đề phức tạp như xác định chính xác tải trọng, tổ hợp tải trọng, sơ đồ tính, kết cấu móng kết cấu chịu lực ngang, ổn định tổng thể và động học 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. Để thỏa mãn các yêu cầu đó, các phương án kết cấu cho các bộ phận chính của công trình được đề xuất như sau: a. Phần thân công trình Do công trình là nhà cao tầng với độ cao vừa phải, thang bộ được bố trí ở giữa nhà khá cân xứng nên hệ kết cấu phù hợp và kinh tế nhất là kết cấu khung chịu lực.
Phần móng công trình Công trình có tải trọng vừa phải, nằm trong khu đô thị nhưng nền đất rất tốt nên lựa chọn phương án móng đơn cho phần móng công trình. Cách lựa chọn các phương án trên sẽ được trình bày cụ thể hơn ở phần kết cấu. Giải pháp kết cấu chịu lực chính phần thân. Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng là yếu tố tải trọng ngang và trọng lượng bản thân của nhà.
Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển vị, độ ổn định của nhà. Căn cứ vào các nhân tố công năng kiến trúc của nhà, ta có thể có các giải pháp kết cấu cho nhà như sau: 3. Các hệ kết cấu chịu lực a. Hệ kết cấu khung chịu lực Cấu tạo: Bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng đứng bằng các nút cứng.
15 Ưu điểm: Việc thiết kế tính toán hệ kết cấu thuần khung đó được nghiên cứu nhiều, thi công nhiều nên đó tích lũy được lượng lớn kinh nghiệm. Các công nghệ, vật liệu lại dễ kiếm, chất lượng công trìnhvì thế sẽ được nâng cao. Nhược điểm: Chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục của khung cứng phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết này khi chịu uốn, các liên kết này không được phép có biến dạng góc. Khả năng chịu lực của khung phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột.
Tóm lại: Hệ kết cấu này thích hợp cho các nhà dưới 20 tầng với thiết kế kháng chấn cấp ≤ 7; 15 tầng với kháng chấn cấp 8; 10 tầng với kháng chấn cấp 9. Các công trình đòi hỏi sự linh hoạt về công năng mặt bằng như khách sạn, tuy nhiên kết cấu dầm sàn thường dày nên chiều cao các tầng phải lớn để đảm bảo chiều cao thông thủy. Hệ kết cấu lõi Cấu tạo: Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, nhận các loại tải trọng tác dụng lên công trình và truyền chúng xuống nền đất. Các sàn được đỡ bởi hệ dầm côngxôn vươn ra từ lõi cứng.
Ưu điểm: Kết cấu lõi cứng có khả năng chịu lực ngang tốt. Nhược điểm: Khả năng chịu tải trọng đứng hạn chế. Với các sàn rộng thì các dầm côngxôn vươn ra để đỡ sàn phải có kích thước lớn, ảnh hưởng đến yêu cầu kiến trúc. Hệ kết cấu khung – lõi Cấu tạo: Là kết cấu phát triển từ kết cấu khung dưới dạng tổ hợp giữa kết cấu khung và lõi cứng.
Lõi cứng làm bằng bê tông cốt thép. Chúng có thể dạng lõi kín hoặc vách hở thường bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ. Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại. Hai hệ thống khung và lõi được liên kết với nhau qua hệ thống sàn.
Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn. Ưu điểm: Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống lõi đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng. Sự phân chia từ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc. Trong thực tế hệ kết cấu khung-lõi tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng.
Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng. Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực: Qua phân tích các ưu nhược điểm của những giải pháp đó đưa ra, căn cứ vào thiết kế kiến trúc, đặc điểm cụ thể của công trình, ta sử dụng hệ kết cấu “khung- lõi” chịu lực. Hệ thống khung bao gồm các hàng cột biên, cột giữa, dầm chính, dầm phụ, chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Việc thi công càng đơn giản hơn hệ kết cấu lõi.
Các giải pháp về kết cấu sàn 4.1 Phương án kết cấu sàn 16 Công trình này có bước cột lớn nhất là 7.2m nên đề xuất một số phương án kết cấu sàn như sau: + Sàn sườn: - Sàn sườn có bản dầm - Sàn sườn có bản kê bốn cạnh - Sàn dày sườn (sàn ô cờ) + Sàn không dầm (sàn nấm) a.