CHƯƠNG I PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Công trình trung tâm thương mại và văn phòng cho thuê quận Kiến An- thành phố Hải Phòng được thiết kế 9 tầng. Dựa vào điều kiện tự nhiên và kĩ thuật thi công ta sẽ chọn giải pháp cho việc lựa chọn kết cấu công trình như sau: I. Lựa chọn các phương án kết cấu I. Lựa chọn vật liệu kết cấu Vật liệu dựng cho kết cấu nhà nhiều tầng thường sử dụng là bêtông cốt thép.
Ưu điểm: Khắc phục được một số nhược điểm của kết cấu thép như thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trường và nhiệt độ. Ngoài ra nhờ sự làm việc chung giữa 2 loại vật liệu ta có thể tận dụng được tính chịu nén tốt của bê tông và chịu kéo tốt của cốt thép. Nhược điểm: Kích thước cấu kiện lớn, tải trọng bản thân của công trỡnh tăng nhanh theo chiều cao khiến cho việc lựa chọn các giải pháp kết cấu để xử lý là phức tạp. Từ cỏc giải phỏp vật liệu đó trỡnh bày chọn vật liệu bờ tụng cốt thộp sử dụng cho toàn cụng trỡnh do chất lượng bảo đảm và có nhiều kinh nghiệm trong thi công và thiết kế.
- Theo tiờu chuẩn TCVN 5574-2018. + Bêtông với chất kết dính là xi măng cùng với các cốt liệu đá, cát vàng tạo nên một cấu trúc đặc chắc. Với cấu trúc này, bêtông có khối lượng riêng ~ 2500 daN/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 xó hội chủ nghĩa Việt Nam.
Cấp độ bền của bêtông dùng trong tính toán cho công trỡnh là B20 có: Rn = 115 KG/cm2. Rk = 280 KG/cm2. _________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ Thép làm cốt thép cho cấu kiện bêtông cốt thép dùng loại thép sợi thông thường theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 2018. Cốt thép chịu lực cho các dầm, cột dùng nhóm CII, CIII, cốt thép đai, cốt thép giá, cốt thép cấu tạo và thép dùng cho bản sàn dùng nhóm CI.
Cường độ của cốt thép như sau: Cốt thộp chịu lực nhúm CII: Rs = 280MPa. Cốt thộp cấu tạo d ≥ 10 CII: Rs = 280MPa. d < 10 CI : Rs = 225MPa. Môđun đàn hồi của cốt thép: E = 21MPa.
Các loại vật liệu khác. - Gạch đặc M75 - Cát vàng - Cát đen - Sơn che phủ - 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 khỏc và độ sạch. Khi đạt tiêu chuẩn thiết kế mới được đưa vào sử dụng.Giải pháp về hệ kết cấu chịu lực *Khái quát chung: Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho cụng trỡnh cú vai trũ quan trọng tạo nên tiền đề cơ bản để người thiết kế có được định hướng thiết lập mô hỡnh, hệ kết cấu chịu lực cho cụng trỡnh 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 nhiều tầng việc chọn giải pháp kết cấu có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng, hỡnh 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 trỡnh và sự hiệu quả của kết cấu mà ta chọn. _________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ I.1 Đặc điểm chủ yếu của nhà nhiều tầng. Tải trọng ngang. Trong kết cấu thấp tầng tải trọng ngang sinh ra là rất nhỏ theo sự tăng lên của độ cao.
Cũn trong kết cấu nhiều 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 cụng trỡnh xem như một thanh công xôn ngàm tại mặt đất thỡ lực dọc tỷ lệ với chiều cao, mụmen do tải trọng ngang tỉ lệ với bỡnh phương chiều cao. M = PH (Tải trọng tập trung) M = qH2/2 (Tải trọng phân bố đều) Chuyển vị do tải trọng ngang tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc bốn của chiều cao: =PH3/3EJ (Tải trọng tập trung) =qH4/8EJ (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 nhõn tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. 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 cũn yờu cầu kết cấu cú đủ độ cứng cho phép.
Khi chuyển vị ngang lớn thỡ 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 mọi người sống và làm việc trong công trỡnh cảm thấy khó chịu và hoảng sợ, ảnh hưởng đến công tác và sinh hoạt. _________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ 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.
Giảm trọng lượng bản thân. Xem xét từ sức chịu tải của nền đất. Nếu cùng một cường độ khi giảm trọng lượng bản thân có thể tăng thêm chiều cao công trỡnh. 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.
Xột về mặt kinh tế, giảm trọng lượng bản thân tức là tiết kiệm vật liệu, giảm giá thành công trỡnh bờn cạnh đó cũnh 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. *Dựa vào cỏc yếu tố trên ta chọn kết cấu chịu lực cho cụng trỡnh là hệ kết cấu khung chịu lực. =>Hệ kết cấu khung chịu lực.
Cấu tạo: Bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng đứng bằng các nút cứng. Khung có thể bao gồm cả tường trong và tường ngoài của nhà. Ưu điểm: Việc thiết kế tính toán hệ kết cấu thuần khung đó được nghiên cứu nhiều, thi công nhiều nên đó tớch lũy được lượng lớn kinh nghiệm. Các công nghệ, vật liệu lại dễ kiếm, chất lượng công trỡnh vỡ 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 nút 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. Các giải pháp về kết cấu sàn Sàn sườn toàn khối BTCT Cấu tạo: Hệ kết cấu sàn bao gồm dầm chính, phụ, bản sàn. _________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ Ưu điểm: Lý thuyến tính toán và kinh nghiệm tính toán khó hoàn thiện, thi công đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn phương tiện thi công.
Chất lượng đảm bảo do đó cú nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi cụng trước đây. Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ vừng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, phải sử dụng hệ dầm phụ bố trí nhỏ lẻ với những công trình khụng có hệ thống cột giữa, dẫn đến chiều cao thông thuỷ mỗi tầng thấp hoặc phải nâng cao chiều cao tầng không có lợi cho kết cấu khi chịu tải trọng ngang. Không gian kiến trúc bố trí nhỏ lẻ, khó tận dụng. Công tác lắp dựng ván khuôn tốn nhiều chi phớ thời gian và vật liệu.
_________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ CHƯƠNG II TÍNH TOÁN Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH II. Lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện II. Chọn sơ bộ tiết diện dầm 1 Cụng thức chọn sơ bộ : h d ld md trong đó: md = (1012) với dầm chính md = (1216) với dầm phụ. b 0,3 0,5hd *Dầm chính: Nhịp dầm chính là l= 6.6600 = 660~550 mm; chọn h = 600 mm.
10 12 10 12 Chọn b theo điều kiện đảm bảo sự ổn định của kết cấu: b = (0.5)h =200~120 mm, chọn b = 30mm. Kích thước dầm chính theo nhịp là bxh =25x60cm. (DK1) Nhịp dầm chính là l= 3 m. Chọn h=300mm và b=250mm Kích thước dầm chọn là bxh=25x30cm (DK2) *Dầm phụ: Nhịp dầm phụ là l2 = 4.25 mm; chọn h = 350 mm 12 16 12 16 Chọn b theo điều kiện đảm bảo sự ổn định của kết cấu: b = (0.5)h= 100-175mm, chọn b = 220mm Kích thước dầm phụ bxh = 22x35cm.
Chọn sơ bộ tiết diện sàn _________________________________________________________________ Hoàng Minh Hoàng -XDK21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG TT THƯƠNG MẠI VÀ VĂN PHÒNG KHOA XÂY DỰNG CHO THUÊ QUẬN KIẾN AN-HP _ Sàn sườn toàn khối : D.l Chiều dày bản sàn được thiết kế theo công thức sơ bộ sau: hb m Trong đó: D: là hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D 0,8 1,4 lấy D=1 m 35 45 với bản gờ bốn cạnh. m 30 35 với bản gờ hai cạnh. l: là nhịp của bản. - Với ụ sàn 1: kích thước 4.
Nên tính theo bản gờ 4 cạnh.3300 hb = = = 95mm m 35 - Với ô sàn 2: kích thước 4. Nên tính theo bản gờ 4 cạnh.3000 hb = = = 86mm m 35 Nờn ta chọn chung chiều dày bản hb = 10 cm.2 TĨNH TẢI SÀN 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. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng các cÊu t¹o sµn vật liệu cấu tạo nên công trình.