Đề tài Các giải pháp kiến trúc của công trình

PHẦN 1 KIẾN TRÚC 10% GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN HỒNG MINH SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN MẠNH TUẤN MSSV : 509.48 LỚP : 48XD4 NHIỆM VỤ Giới thiệu về công trình Các giải pháp kiến trúc của công trình Các giải pháp kỹ thuật của công trình Điều kiện địa chất, thuỷ văn . CÁC BẢN VẼ KÈM THEO: KT 01 – Mặt bằng. KT 02 – Mặt đứng chính trục 1-10 và A-D KT 03 – Mặt cắt B -B, C- C của công trình. KT 04 – Mặt cắt A- A của công trình. CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH I. TÊN CÔNG TRÌNH : Nhà ở chung cư CT5 - khu đô thị mới Mỹ Đình. II. GIỚI THIỆU CHUNG - Hiện nay, công trình kiến trúc cao tầng đang được xây dựng khá phổ biến ở Việt Nam với chức năng phong phú: nhà ở, nhà làm việc, văn phòng, khách sạn, ngân hàng, trung tâm thương mại. Những công trình này đã giải quyết được phần nào nhu cầu nhà ở cho người dân cũng như nhu cầu cao về sử dụng mặt bằng xây dựng trong nội thành trong khi qũy đất ở các thành phố lớn của nước ta vốn hết sức chật hẹp. Công trình xây dựng “Nhà chung cư CT5 - Khu đô thị mới Mỹ Đình” là một phần thực hiện mục đích này. - Nhằm mục đích phục vụ nhu cầu ở và sinh hoạt nghỉ ngơi của người dân, nhà chung cư CT5 được xây dựng kết hợp với các công trình khác như siêu thị, chợ, sân vận động, trung tâm hành chính, tạo thành một khu đô thị mới. Do đó, kiến trúc công trình không những đáp ứng được đầy đủ các công năng sử dụng mà còn phù hợp với kiến trúc tổng thể khu đô thị nơi xây dựng công trình và phù hợp với qui hoạch chung của thành phố. - Công trình CT5 gồm 14 tầng, diện tích sàn 1 tầng 1366m2,tổng diện tích 20496 m2.Tầng 1 với các cửa hàng , ban quản lý, bảo vệ,nhà để xe... Các tầng còn lại với 09 căn hộ mỗi tầng,các căn hộ đều khép kín với 3-4 phòng các khu vệ sinh, diện tích 1 căn hộ 80-120 m2.Toàn bộ công trình khi hoàn thành sẽ đáp ứng được cho 144 căn hộ,mỗi căn hộ có thể ở từ 4 -6 người. III. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG - Lô CT5 Khu đô thị mới Mỹ Đình II - Hà Nội. - Công trình nằm ở phía Đông-Bắc của khu đô thị, phía Nam giáp đường vành đai của khu đô thị, phía Tây giáp đường giao thông vào trung tâm khu đô thị, phía Đông-Bắc là khu đất chưa xây dựng nằm trong diện qui hoạch.Địa điểm công trình rất thuận lợi cho việc thi công do tiện đường giao thông, xa khu dân cư trung tâm,và trong vùng quy hoạch xây dựng. CHƯƠNG II CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH I/ GIẢI PHÁP MẶT BẰNG. Mặt bằng của công trình là 1 đơn nguyên liền khối hình chữ nhật 52,0 m x 19,2 m đối xứng qua trục giữa. Mặt bằng kiến trúc có sự thay đổi theo phương chiều dài tạo cho các phòng có các mặt tiếp xúc vơí thiên nhiên là nhiều nhất. Phần giữa các trục 4 – 7 có sự thay đổi mặt bằng nhằm tạo điểm nhấn kiến trúc, phá vỡ sự đơn điệu. Công trình gồm 14 tầng+ tầng mái. Tầng 1 gồm sảnh dẫn lối vào , nơi gửi xe, kiốt bán hàng, các dịch vụ , ban quản lý…khu thu gom rác thải. Các tầng từ tầng 2 đến tầng 14 là tầng để dân ở. Mỗi tầng có tổng cộng 09 căn hộ, diện tích sàn sử dụng là :…………. m2. Tầng mái có lớp chống nóng, chống thấm, chứa bể nuớc và lắp đặt một số phương tiện kỹ thuật khác. - Để tận dụng cho không gian ở giảm diện tích hành lang thì công trình bố trí 1 hành lang giữa ,2 dãy phòng bố trí 2 bên hành lang. Đảm bảo giao thông theo phương đứng bố trí 1 thang máy và 1 thang bộ giữa nhà ,đồng thời đảm bảo việc di chuyển người khi có hoả hoạn xảy ra công trình bố trí thêm 2 cầu thang bộ cuối hành lang. - Mỗi tầng có phòng thu gom rác thông từ tầng trên cùng xuồng tầng trệt, phòng này đặt ở giữa nhà, sau thang máy Mỗi căn hộ có diện tích sử dụng 80-120 m2 bao gồm 1 phòng khách, 3 phòng ngủ, bếp, khu vệ sinh. Có 3 loại căn hộ : A, B, C Căn hộ A : 120 m2 STT Hạng mục Diện tích Số lượng 1 Phòng ngủ số 1 ( có WC ) 01( phòng) 2 Phòng ngủ số 2 16,5 ( m2) 01( phòng) 3 Phòng ngủ số 3 16,5 ( m2) 01( phòng) 4 Phòng ngủ số 4 16,5 ( m2) 01( phòng) 5 phòng khách + bếp ăn 16,5 ( m2) 01( phòng) 6 Phòng vệ sinh chung 16,5 ( m2) 01( phòng) 7 Ban công Căn hộ B : STT Hạng mục Diện tích Số lượng 1 Phòng ngủ số 1 ( có WC ) 16,5 ( m2) 01( phòng) 2 Phòng ngủ số 2 13,7 ( m2) 01( phòng) 3 Phòng ngủ số 3 11,3 ( m2) 01( phòng) 4 phòng khách + bếp ăn 32,0 ( m2) 01( phòng) 5 Phòng vệ sinh chung 2,8 ( m2) 01( phòng) 6 Ban công Căn hộ C : 80 m2, STT Hạng mục Diện tích Số lượng 1 Phòng ngủ số 1 ( có WC ) 16,5 ( m2) 01( phòng) 2 Phòng ngủ số 2 13,7 ( m2) 01( phòng) 3 Phòng ngủ số 3 11,3 ( m2) 01( phòng) 4 phòng khách + bếp ăn 32,0 ( m2) 01( phòng) 5 Phòng vệ sinh chung 2,8 ( m2) 01( phòng) 6 Ban công Mỗi căn hộ được thiết kế độc lập với nhau , sử dụng chung hành lang . Không gian nội thất các phòng ngủ đủ chỗ để bố trí một giường ngủ , bàn làm việc , tủ đựng quần áo , đồ đạc cá nhân . Phòng khách kết hợp với phòng ăn làm thành không gian rộng có thể tổ chức sinh hoạt đông người . Các phòng đều có 1 ban công tạo không gian thoáng mát đồng thời dùng cho việc phơi quần áo hoặc trang trí chậu hoa cây cảnh. Sự liên hệ giữa các căn hộ tương đối hợp lý ,. Diện tích của các phòng trong một căn hộ là tương đối hợp lý II . GIẢI PHÁP MẶT ĐỨNG. - Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc. Mặt đứng công trình được trang trí trang nhã , hiện đại với hệ thống cửa kính khung nhôm tại cầu thang bộ,; với các căn hộ có hệ thống ban công và cửa sổ mở ra không gian rộng tạo cảm giác thoáng mát, làm tăng tiện nghi tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng.Giữa các căn hộ và các phòng trong một căn hộ được ngăn chia bằng tường xây , trát vữa xi măng hai mặt và lăn sơn 3 nước theo chỉ dẫn kỹ thuật ; ban công,có hệ thống lan can sắt sơn tĩnh điện chống gỉ . -Hình thức kiến trúc công trình mạch lạc rõ ràng . Công trình bố cục chặt chẽ và qui mô phù hợp chức năng sử dụng góp phần tham gia vào kiến trúc chung của toàn khu .Mặt đứng phía trước đối xứng qua trục giữa nhà . Đồng thời toàn bộ các phòng đều có ban công nhô ra phía ngoài, các ban công này đều thẳng hàng theo tầng tạo nhịp điệu theo phương đứng. - Chiều cao tầng 1 là 4,2 m ; các tầng từ tầng 2-14 mỗi tầng cao 3,2m. CHƯƠNG III CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CỦA CÔNG TRÌNH I/ HỆ THỐNG ĐIỆN Hệ thống điện cho toàn bộ công trình được thiết kế và sử dụng điện trong toàn bộ công trình tuân theo các nguyên tắc sau: + Đường điện trông công trình được đi ngầm trong tường, có lớp bọc bảo vệ. + Đặt ở nơi khô ráo, với những đoạn hệ thống điện đặt gần nơi có hệ thống nước phải có biện pháp cách nước. + Tuyệt đối không đặt gần nơi có thể phát sinh hỏa hoạn. + Dễ dàng sử dụng cũng như sửa chữa khi có sự cố. + Phù hợp với giải pháp Kiến trúc và Kết cấu để đơn giản trong thi công lắp đặt, cũng như đảm bảo thẩm mỹ công trình. Hệ thống điện được thiết kế theo dạng hình cây. Bắt đầu từ trạm điều khiển trung tâm , từ đây dẫn đến từng tầng và tiếp tục dẫn đến toàn bộ các phòng trong tầng đó. Tại tầng 1còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho toàn bộ khu nhà. II/ HỆ THỐNG NƯỚC Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cung cấp nước của Thành phố được chứa trong bể ngầm riêng sau đó cung cấp đến từng nơi sử dụng theo mạng lưới được thiết kế phù hợp với yêu cầu sử dụng cũng như các giải pháp Kiến trúc, Kết cấu. Tất cả các khu vệ sinh và phòng phục vụ đều được bố trí các ống cấp nước và thoát nước. Đường ống cấp nước được nối với bể nước ở trên mái. Bể nước ngầm dự trữ nước được đặt ở ngoài công trình, dưới sân vui chơi nhằm đơn giản hoá việc xử lý kết cấu và thi công, dễ sửa chữa, và nước được bơm lên tầng mái. Toàn bộ hệ thống thoát nước trước khi ra hệ thống thoát nước thành phố phải qua trạm xử lý nước thải để nước thải ra đảm bảo các tiêu chuẩn của ủy ban môi trưòng thành phố Hệ thống thoát nước mưa có đường ống riêng đưa thẳng ra hệ thống thoát nước thành phố. Hệ thống nước cứu hỏa được thiết kế riêng biệt gồm một trạm bơm tại tầng , một bể chứa riêng trên mái và hệ thống đường ống riêng đi toàn bộ ngôi nhà. Tại các tầng đều có các hộp chữa cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang. III/ HỆ THỐNG GIAO THÔNG NỘI BỘ Giao thông theo phương đứng có 01 thang bộ chính + 02 thang máy đặt chính giữa nhà và 02 thang bộ dùng làm thang thoát hiểm đặt ở hai đầu hồi. Giao thông theo phương ngang : có các hành lang rộng 2,2m phục vụ giao thông nội bộ giữa các tầng, dẫn dến các phòng và dẫn đến hệ thống giao thông đứng. . Các cầu thang , hành lang được thiết kế đúng nguyên lý kiến trúc đảm bảo lưu thông thuận tiện cả cho sử dụng hàng ngày và khi xảy ra hoả hoạn. IV/ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHIẾU SÁNG Công trình được thông gió tự nhiên bằng các hệ thống cửa sổ, khu cầu thang và sảnh giữa được bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo. Tất cả các hệ thống cửa đều có tác dụng thông gió cho công trình. Do công trình nhà ở nên các yêu cầu về chiếu sáng là rất quan trọng. Phải đảm bảo đủ ánh sáng cho các phòng. Chính vì vậy mà các căn hộ của công trình đều được được bố trí tiếp giáp với bên ngoài đảm bảo chiếu sáng tự nhiên. V/ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY Thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi công cộng những nơi có khả năng gây cháy cao như nhà bếp, nguồn điện. Mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy. Mỗi tầng đều có bình đựng Canxi Cacbonat và axit Sunfuric có vòi phun để phòng khi hoả hoạn. Các hành lang cầu thang đảm bảo lưu lượng người lớn khi có hỏa hoạn. 1 thang bộ được bố trí cạnh thang máy, 2 thang bộ bố trí 2 đầu hành lang có kích thước phù hợp với tiêu chuẩn kiến trúc và thoát hiểm khi có hoả hoạn hay các sự cố khác. Các bể chứa nước trong công trình đủ cung cấp nước cứu hoả trong 2 giờ. Khi phát hiện có cháy, phòng bảo vệ và quản lý sẽ nhận được tín hiệu và kịp thời kiểm soát khống chế hoả hoạn cho công trình. CHƯƠNG IV ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, THUỶ VĂN Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 270C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là 120C. Thời tiết chia làm hai mùa rõ rệt : Mùa nóng (từ tháng 4 đến tháng 11), mùa lạnh (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau). Độ ẩm trung bình 75% - 80%. Hai hướng gió chủ yếu là gió Tây-Tây Nam và Bắc - Đông Bắc, tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là tháng 11, tốc độ gió lớn nhất là 28m/s. Địa chất công trình thuộc loại đất yếu, nên phải chú ý khi lựa chọn phương án thiết kế móng (Xem báo cáo địa chất công trình ở phần thiết kế móng). PHẦN 2 KẾT CẤU 45% GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN PHƯƠNG LAN SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN MẠNH TUẤN MSSV : 509.48 LỚP : 48XD4 THUYẾT MINH PHẦN KẾT CẤU NHIỆM VỤ Xác định sơ đồ tính và tải trọng Thiết kế cấu kiện điển hình cột,dầm . Tính sàn tầng điển hình Cầu thang bộ Tính móng cho 2 cột CÁC BẢN VẼ KÈM THEO: KC 01 – Kết cấu móng KC 02 – Kết cấu sàn và thang bộ KC 03 – Kết cấu Khung KC 04 – Kết cấu Khung. CHƯƠNG I CƠ SỞ TÍNH TOÁN A. CÁC TÀI LIỆU SỬ DỤNG TRONG TÍNH TOÁN 1. Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. 2. TCVN 5574-1991 Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế. 3. TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế. 4. TCVN 40-1987 Kết cấu xây dựng và nền nguyên tắc cơ bản về tính toán. B. TÀI LIỆU THAM KHẢO: Hướng dẫn sử dụng chương trình SAP 2000. Phương pháp phần tử hữu hạn. – Trần Bình, Hồ Anh Tuấn. Giáo trình giảng dạy chương trình SAP2000 – Ths Hoàng Chính Nhân. Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) – Gs Ts Ngô Thế Phong, Pts Lý Trần Cường, Pts Trịnh Kim Đạm, Pts Nguyễn Lê Ninh. Kết cấu thép II (công trình dân dụng và công nghiệp) – Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang. C. VẬT LIỆU DÙNG TRONG TÍNH TOÁN I/ Bê tông: _ Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991. Bêtông đựoc sử dụng là bêtông mác 300# a/ Với trạng thái nén: + Cường độ tiêu chuẩn về nén : 167 KG/cm2. + Cường độ tính toán về nén : 130 KG/cm2. b/ Với trạng thái kéo: + Cường độ tiêu chuẩn về kéo : 15 KG/cm2. + Cường độ tính toán về kéo : 10 KG/cm2. _ Môđun đàn hồi của bê tông: Được xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên. Với mác 300# thì Eb = 2.9x105 KG/cm2. II/ Thép: Thép làm cốt thép cho cấu kiện bê tông cốt thép dùng loại thép sợi thông thường theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 1991. Cường độ của cốt thép cho trong bảng sau: Chủng loại Cốt thép Cường độ tiêu chuẩn (KG/cm2) Cường độ tính toán (KG/cm2) AI AII 2400 3000 2300 2800 Môđun đàn hồi của cốt thép: E = 2,1.106 KG/cm2. CHƯƠNG II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU Khái quát chung Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình( hệ chịu lực chính, sàn) có vai trò quan trọng tạo tiền đề cơ bản để người thiết kế có được định hướng thiết lập mô hình, hệ kết cấu chịu lực cho công trình 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 kế cấu nhà cao tầng việc chọn giải pháp kết cấu có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng, hình 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 trình và sự làm việc hiệu quả của kết cấu mà ta chọn. I/ GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN CÔNG TRÌNH : I.1. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu chính Đối với nhà cao tầng có thể sử dụng các dạng sơ đồ chịu lực: + Hệ tường chịu lực + Hệ khung chịu lực + Hệ lõi + Hệ kết cấu khung vách kết hợp + Hệ khung lõi kết hợp + Hệ khung, vách lõi kết hợp a) Hệ tường chịu lực Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện chịu tải trọng đứng và ngang của nhà là các tường phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường thông qua các bản sàn được xem là cứng tuyệt đối. Trong mặt phẳng của chúng các vách cứng (chính là tấm tường) làm việc như thanh công xôn có chiều cao tiết diện lớn.Với hệ kết cấu này thì khoảng không bên trong công trình còn phải phân chia thích hợp đảm bảo yêu cầu về kết cấu, thiếu độ linh hoạt về không gian kiến trúc. Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kinh tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phương án này không thoả mãn. b) Hệ khung chịu lực Hệ được tạo bởi các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khung không gian của nhà. Hệ kết cấu này tạo ra được không gian kiến trúc khá linh hoạt. Tuy nhiên nó tỏ ra kém hiệu quả khi tải trọng ngang công trình lớn vì kết cấu khung có độ cứng chống cắt và chống xoắn không cao. Nếu muốn sử dụng hệ kết cấu này cho công trình thì tiết diện cấu kiện sẽ khá lớn, làm ảnh hưởng đến tải trọng bản thân công trình và chiều cao thông tầng của công trình. Hệ kết cấu khung chịu lực tỏ ra không hiệu quả cho công trình này. c) Hệ lõi chịu lực Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Hệ lõi chịu lực có hiệu quả với công trình có độ cao tương đối lớn, do có độ cứng chống xoắn và chống cắt lớn, tuy nhiên nó phải kết hợp được với giải pháp kiến trúc. So sánh với đặc điểm kiến trúc của công trình này ta thấy sử dụng hệ lõi là không phù hợp Hệ kết cấu hỗn hợp khung- vách-lõi chịu lực Đây là sự kết hợp của 3 hệ kết cấu đầu tiên. Vì vậy nó phát huy được ưu điểm của cả 2 giải pháp đồng thời khắc phục được nhược điểm của mỗi giải pháp. Tuỳ theo cách làm việc của khung mà khi thiết kế người ta chia ra làm 2 dạng sơ đồ tính: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng. * Sơ đồ giằng. Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác như lõi, tường chịu lực. Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén. * Sơ đồ khung - giằng. Hệ kết cấu khung - giằng được tạo ra bằng sự kết hợp giữa khung và vách cứng. Hai hệ thống khung và vách được lên kết qua hệ kết cấu sàn. Khung cũng tham gia chịu tải trọng đứng và ngang cùng với lõi và vách. Hệ thống vách cứng đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng. Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu kiến trúc. Sơ đồ này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng). * Kết luận: Qua phân tích ưu nhược điểm của các hệ kết cấu, đối chiếu với đặc điểm kiến trúc của công trình ta thấy : sự kết hợp của giải pháp kết cấu khung-vách-lõi cùng chịu lực tạo ra sự biến dạng không đồng điệu có khả năng chịu tải cao cho các công trình cao tầng cỡ trung bình ( nhỏ hơn 20 tầng). Dưới tác dụng của tải trọng ngang khung chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dưới lớn hơn. trong khi đó lõi và vách chịu uốn là chủ yếu, tức là chuyển vị tương đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dưới.điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau. Với những ưu điểm đó ta quyết định chọn giải pháp kết cấu khung-vách-lõi chịu lực, làm việc theo sơ đồ hệ khung- giằng. I.2. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu sàn: Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh 2 trường hợp sau: a) Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm) Hệ sàn nấm có chiều dày toàn bộ sàn nhỏ, làm tăng chiều cao sử dụng do đó dễ tạo không gian để bố trí các thiết bị dưới sàn (thông gió, điện, nước, phòng cháy và có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông khi thi công. Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm là không phù hợp với công trình vì không đảm bảo tính kinh tế do tốn vật liệu b) Kết cấu sàn dầm Là giải pháp kết cấu được sử dụng phổ biến cho các công trình nhà cao tầng.Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm. Khối lượng bê tông ít hơn dẫn đến khối lượng tham gia dao động giảm. Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hưởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng. Tuy nhiên phương án này phù hợp với công trình vì bên dưới các dầm là tường ngăn , chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,2m nên không ảnh hưởng nhiều. Kết luận: Lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối. II / SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN II.1. Chọn chiều dày sàn Chiều dày bản chọn sơ bộ theo công thức: với D = 0,8 - 1,4 trong đó : l là cạnh ngắn của ô bản. Xét ô bản lớn nhất có l = 450 cm; chọn D = 0,9 với hoạt tải 300kg/m2 Với bản kê bốn cạnh chọn m = 40 - 45, ta chọn m = 40 ta có chiều dày sơ bộ của bản sàn: Chọn thống nhất hb = 15 cm cho toàn bộ các mặt sàn. II .2. Chọn tiết diện dầm * Chän dÇm ngang: - Nhịp của dầm chính ld =900 cm - Chọn sơ bộ hdc; Chọn hdc =70 cm, bdc = 30 cm * Chọn dầm dọc: - Nhịp của dầm ld = 640 cm - Chọn sơ bộ hd ; Chọn hd = 55 cm, bd = 30 cm * Các dầm sàn chọn 300x500 * Dầm thang chọn kích thước 200x300. II .3. Chọn kích thước tường * Tường bao Được xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên tường dày 22 cm xây bằng gạch đặc M75. Tường có hai lớp trát dày 2 x 1.5 cm Chiều cao của tường xây : Htường = Ht – hd = 3,2 – 0,6 = 2,6 m * Tường ngăn Dùng ngăn chia không gian trong mỗi tầng, song tuỳ theo việc ngăn giữa các căn hộ hay ngăn trong 1 căn hộ mà có thể là tường 22 cm hoặc 11 cm. Tường có hai lớp trát dày 2 x 1.5 cm Chiều cao tường ngăn : Htường = Htầng – hsàn = 3,2 – 0.5 = 2.7m II .4. Chọn tiết diện cột Sơ bộ lựa chọn theo công thức : Fb= (1,2 ¸1,5) Trong đó: Rn=130kg/cm2 N : lực dọc lớn nhất có thể xuất hiện trong cột Tính gần đúng N = số tầng x diện chịu tải x ( tĩnh tải sàn + hoạt tải) Dự kiến cột thay đổi tiết diện 2 lần tầng 1-3, tầng 4-14 Cột từ tầng 1-3 : N= 14.35.(525 + 360)= 433650 kg Sơ bộ chọn cột 800x500 Cột từ tầng 4-14 : N= 11.35.(525 + 360)= 340725 kg Sơ bộ chọn cột 700x500 II .5.Tiết diện vách Vách có chiều cao chạy suốt từ móng lên mái có độ cứng không đổi theo chiều cao của nó . Độ dày của vách : (mm) trong đó : ht chiều cao của tầng nhà , ht= 5,4 m Þt270 mm . Chọn thoả mãn điều kịên trên và thoả mãn yêu cầu kiến trúc , chọn vách , lõi có t=300mm thể hiện trên hình vẽ . *Kiểm tra điều kiện về độ mảnh : cho tiết diện chữ nhật Với lo=0,7ht=0,7.5,4=3,78m =378cm Þ thoả mãn điều kiện về độ mảnh. CHƯƠNG III TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG I/ TẢI TRỌNG ĐỨNG: I.1. Tĩnh tải: a) Tĩnh tải sàn: * Trọng lượng bản thân sàn ở: gts = n.h.g (kG/m2) n: hệ số vượt tải xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 h: chiều dày sàn g: trọng lượng riêng của vật liệu sàn BẢNG TÍNH TĨNH TẢI SÀN Ở Cấu tạo các lớp Chiều dày g (kG/m3) Hệ số vượt tải Tải trọng (kG/m2) (m) Gạch lát 0.01 2000 1.1 22 Vữa lót 0.02 2000 1.3 52 Bản BTCT 0.15 2500 1.1 412 Vữa trát trần 0.015 2000 1.3 39 Tổng å 525 BẢNG TÍNH TĨNH TẢI MÁI Hai lớp gạch lá nem 2cm/lớpg = 1800KG/m3 72 1.1 79 Vữa lát 2cmg = 1800KG/m3 36 1.3 47 Bê tông chống nóng 10cmg = 800KG/m3 80 1.3 104 Bê tông chống thấm 4cmg= 2500KG/m3 100 1.1 110 Bê tông sàn 12cmg = 2500KG/m3 300 1.1 330 Vữa trát 1.5cmg =1800KG/m3 27 1.3 35 Tổng = 705 * Trọng lượng bản thân sàn ban công: gi = nigihI BẢNG TÍNH TĨNH TẢI SÀN BAN CÔNG Stt Các lớp sàn Dày(m) g kG/m3) Hệ số vượt tải Tải trọng kG/m2) 1 Gạch lát 0.01 2000 1.1 22 2 Vữa lót chống thấm 0.02 1800 1.3 46.8 3 Bản BTCT 0.09 2500 1.1 247.5 4 Vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng 351.4 b) Tĩnh tải tường: * Trọng lượng bản thân tường 220: gi = nigihI BẢNG TÍNH TĨNH TẢI TƯỜNG 220 TT Các lớp sàn Dày (m) Cao (m) g (kg/m3) n G (kg/m) 1 Tường gạch 0,220 2.5 1800 1.1 1089 2 Vữa trát 2 bên 2 x 0,015 2.5 1800 1.3 176 å 1265 * Trọng lượng bản thân tường 110: Bảng tính tĩnh tải tường 110 TT Các lớp sàn Dày (m) Cao (m) g (kg/m3) n G (kg/m) 1 Tường gạch 0,110 2.7 1800 1.1 588.06 2 Vữa trát 2 bên 2 x 0,015 2.7 1800 1.3 189.54 å 777.6 * Kể đến lỗ cửa tải trọng tường 220 và tường 110 nhân với hệ số 0,7: -Tường 220 : 1265 x0.7 = 885 kg/m -Tường 110: 777.6 x 0.7 = 544.32 kg/m2 c) Tĩnh tải cầu thang: Sơ bộ chọn bề dày bản thang 12 cm, dựa vào chiều cao tầng H=3,2m và chiều dài L=3.4m vế thang ta chọn chiều cao bậc thang là h=146mm,rộng bậc thang b=300 -Diện tích dọc 1 bậc thang. . -Chiều dày qui đổi của bậc gạch. -Tải trọng phân bố dều theo chiều dài bản. qtt=gxh=1800x0.137=247(kG/m) BẢNG TĨNH TẢI CẦU THANG Cấu tạo các lớp Tải trọng tc kG/m2. n Tải trọng tính toán kG/m2. Lát gạch Ceramic 20 1.1 22 Vữa ximăng M75# 40 1.3 52 Bậc gạch 247 1.1 271.7 Bản BTCTdày120mm 300 1.1 330 Vữa trát trần 15 mm 27 1.3 35,1 Tổng tĩnh tải thang =710,8(kG/m2) BẢNG TĨNH TẢI CHIẾU NGHỈ Cấu tạo các lớp Tải trọng tc kG/m2. n Tải trọng tính toán kG/m2. Lát gạch Ceramic 20 1.1 22 Vữa ximăng M75# 40 1.3 52 Bản BTCT dày 120mm 300 1.1 330 Vữa trát trần 15 mm 27 1.3 35,1 Tổng tĩnh tải chiếu nghỉ 439,1(kG/m2) I.2. Hoạt tải sàn Tải trọng hoạt tải người phân bố trên sàn các tầng được lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN: 2737-95 Bảng tính hoạt tải người Stt Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m2) n Tải tính toán (kG/m2) 1 Phòng khách 150 1.3 195 2 Phòng ngủ 150 1.3 195 3 Bếp 150 1.3 195 4 WC 150 1.3 195 5 Hành lang 300 1.2 360 6 Cầu thang 300 1.2 360 7 Ban công 200 1.2 240 8 Mái BTCT 75 1.3 97.5 9 Mái tôn 30 1.3 39 I.3/ PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG LÊN KHUNG K2 Vì nhà có tỷ số chiều dài so với chiều rộng nên ta có thể tính theo sơ đồ phẳng, coi mỗi khung chịu tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện chịu tải của nó. Ta lập bảng phân phối tải trọng lên khung K2.Theo nguyên tắc truyền tải : từ sàn =>dầm;dầm sàn=>dầm chính; dầm dọc => cột D B C A 1 2 3 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 5 6 3a 3b 3c 3d 4a 4b 4c 4d 7 ds1 d-a1 d-e ds2 ds4 ds8 ds5 d-c1 d-b1 d-c2 d-b2 d-d2 d-e d-a2 ds6 ds3 ds7 d-d1 BẢNG GIÁ TRỊ TĨNH TẢI TRÊN CÁC Ô SÀN STT Ô sàn L ngắn L dài Tĩnh tải (kG/m2) q max (kG/m) Tổng tải trọng trên 1 hình tam giác (kG) Tổng tải trọng trên 1 hình thang(kG) 1 1 A 3,06 4,19 525,5 804,2 1226 2143 2 1 B 4,19 4,45 525,5 1101 2980 3350 Tường 110 có tổng TT=2870 3 1C 3,06 4,82 525,5 804,2 1226 2649 4 1D 4,45 4,82 525,5 1169 2602 3033 5 2A.B 2,5 4,19 525,5 656,875 821 1930 6 2C,D 2,5 4,82 525,5 656,875 821 2345 7 3A 3,06 4,33 525,5 804,2 1226 2255 8 3B 4,33 4,45 525,5 1137,7 2463 2600 9 3C 3,06 3,67 525,5 804,2 1226 1725 10 3D 3,67 4,45 525,5 964,29 2430 3295 Tường 110 có tổng TT=2870 11 4A,B 2,5 4,33 525,5 656,875 821 2023 12 4C,D 2,5 3,67 525,5 656,875 821 1590 13 5 2,2 4,45 525,5 578,05 635 1937 14 6 2,2 5 525,5 578,05 635 2255 15 7 0,9 2,5 525,5 236,475 591 BẢNG PHÂN PHỐI TĨNH TẢI LÊN CÁC DẦM SÀN Tên dầm Nguồn truyền tải Dạng truyền tải q max( kg/m) Cạnh truyền tải(m) Tổng tải trọng(kG) Tổng Ds1 Sàn 1A,1D,1C Tam giác,1B hình thang 8127 12009 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 7,50 2138 Tường 110 Đều 545 3,2 1744 Ds2 Sàn 2A,2B,2C,2D 3284 4709 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 5,00 1425 Ds3 Sàn 1A, 1D,1C hình thang,1B Tam giác 10805 17621 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 9 2565 Tường 110 Đều 545 7,8 4251 Ds4 Sàn 2 A,2B,2C,2D hình thang 8550 19080 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 9 2565 Tường 220 Đều 885 9 7965 Ds5 Sàn 3A,3C Tam giác, 3B,3D Hình thang 8347 12229 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 7,5 2138 Tường 110 Đều 545 3,2 1744 Ds6 Sàn 4A,4B,4C,4D 3284 4709 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 5 1425 Ds7 Sàn 3A,3C Hình thang, 3 B,3D Tam giác 8873 15513 Tường 110 Đều 545 8 4360 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 8 2280 Ds8 Sàn 4A,4B,4C,4D Hình thang 7226 16586 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 285 8 2280 Tường 220 Đều 885 8 7080 BẢNG PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG LÊN CÁC DẦM DỌC Tên dầm Nguồn truyền tải Dạng truyền tải q max (kg /m) Chiều dài truyền(m) tổng tải trọng(kG) Tổng cộng D-A1 Sàn 1A Tam giác,1B Hình thang 4576 22387 Dầm sàn Ds3 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 8810 Tường bao 220 Đều 885 7,5 6638 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 7,5 2363 D-A2 Sàn 2A,2B Tam giác, Sàn 7 2824 13939 Dầm sàn Ds4 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 9540 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 5 1575 D-B1 Sàn 1C 1D tam giác, Sàn 5 hình thang 5765 23576 Dầm sàn Ds3 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 8810 Tường ngăn 220 Đều 885 7,5 6638 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 7,5 2363 D-B2 Sàn 2C.2D Tam giác, Sàn 6 Hình Thang 3897 19437 Dầm sàn Ds4 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 9540 Tường ngăn 220 Đều 885 5 4425 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 5 1575 D-C1 Sàn3A Tam giác, 3B,Sàn 5 hình thang 5763 22521 Dầm sàn Ds7 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 7757 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 7,5 2363 Tường ngăn 220 Đều 885 7,5 6638 D-C2 Sàn 4A, 4B tam giác, Sàn 6 Hình thang 3897 18190 Dầm sàn Ds8 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 8293 Tường ngăn 220 Đều 885 5 4425 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 5 1575 D-D1 Sàn 3C tam giác, Sàn 3D hình thang 4521 21279 Dầm sàn Ds7 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 7757 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 7,5 2363 Tường bao 220 Đều 885 7,5 6638 D-D2 Sàn 4C,4D Tam giác, Sàn 7 2824 12692 Dầm sàn Ds8 Lực tập trung đặt giữa nhịp dầm dọc 8293 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 5 1575 D-E Sàn 7 1182 7182 Tĩnh tải dầm Phân bố đều 315 5 1575 Tường bao 220 Đều 885 5 4425 BẢNG PHÂN PHỐI TĨNH TẢI LÊN CỘT Tên cột Nguồn truyền tải Dạng truyền tải Giá trị lực ( kg) Tổng giá trị(kg) Cột A Dầm dọc D-A1 Lực tập trung 11194 18164 Dầm dọc D-A2 Lực tập trung 6970 Cột B Dầm dọc D-B1 Lực tập trung 11788 21507 Dầm dọc D-B2 Lực tập trung 9719 Cột C Dầm dọc D-C1 Lực tập trung 11251 20346 Dầm dọc D-C2 Lực tập trung 9095 Cột D Dầm dọc D-D1 Lực tập trung 10640 16986 Dầm dọc D-D2 Lực tập trung 6346 BẢNG PHÂN PHỐI TĨNH TẢI LÊN DẦM CHÍNH . Tên dầm Nhịp dầm(m) Nguồn truyền tải Dạng truyền tải Vị trí trên dầm ( m) Tải trọng ( kG) A-B 9,0 Sàn 1B Tam giác 0 2,095 4,19 0 2980 0 Sàn 2A Hình thang 0 1,25 2,94 4,19 0 1930 1930 0 Sàn 1D Hình thang 4,19 6,42 6,77 9 0 3033 3033 0 Sàn 2C Hình thang 4,19 5,44 7,75 9 0 2345 2345 0 Dầm sàn Ds1 Lực tập trung 4,19 6005 Dầm sàn Ds2 Lực tập trung 4,19 2355 Tĩnh tải dầm phân bố đều 700 B-C 2,2 Sàn 5 Tam giác 0 1,1 2,2 0 635 0 Sàn 6 Tam giác 0 1,1 2,2 0 635 0 Tĩnh tải dầm phân bố đều 700 C-D 8,0 Sàn 3B Tam giác 0 2,165 4,33 0 2463 0 Sàn 3D Tam giác 4,33 6,165 8 0 2430 0 Sàn 4A Hình thang 0 1,25 3,08 4,33 0 2023 2023 0 Sàn 4C Hình thang 4,33 5,58 6,75 8 0 1590 1590 0 Dầm sàn Ds5 Lực tập trung 4,33 6115 Dầm sàn Ds6 Lực tập trung 4,33 2355 Tĩnh tải dầm phân bố đều 700 Công xôn 0,9 Dầm D-E Lực tập trung 3591 Tĩnh tải dầm phân bố đều 700 Sơ đồ chất tĩnh tải khung K2 (Đơn vị lực : kG ) PHÂN PHỐI HOẠT TẢI CHO KHUNG K2 Có 2 phương án chất hoạt tải HT 1 và HT 2 theo nguyên tắc lệch tầng, lệch nhịp, tổ hợp 2 phương án trên được phương án chất tải toàn sàn. Việc phân phối hoạt tải cho khung K2 được tiến hành như với tĩnh tải, có thể lấy giá trị phân phối theo trường hợp tĩnh tải nhân với hệ số tỷ lệ Kết quả cho ta sơ đồ chất tải như sau: SƠ ĐỒ CHẤT HOẠT TẢI 1 LÊN KHUNG K2 SƠ ĐỒ CHẤT HOẠT TẢI 2 LÊN KHUNG K2 Với khung 3 nhịp có nhịp giữa ngắn BC=2,2m và giá trị tải chất lên nhịp này không lớn , do đó trong chất hoạt tải ta có thể chất tải ở cả hai nhịp DC và CB( hình vẽ) I/ TẢI TRỌNG NGANG: II.1. Tải trọng gió: Tải trọng gió được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.2737-95. Vì công trình có chiều cao lớn (H > 40,0m), do đó công trình còn được tính toán đến cả thành phần gió động. Khi tính toán ảnh hưởng của tải trọng gió dựa trên các giả thiết sau: : -Gió tác động lên đồng thời lên hai mặt đón của nhà -Các khung của lõi làm việc đồng thời -Sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó -Bỏ qua sự chống trượt của lõi -Độ cứng theo phương dọc nhà là vô cùng lớn. -Bỏ qua tác dụng xoắn của công trình. II.1.1. Thành phần gió tĩnh Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió tác dụng phân bố đều trên một đơn vị diện tích được xác định theo công thức sau: Wtt=n.Wo.k.c Trong đó: - n : hệ số tin cậy của tải gió n=1.2 -Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió. Theo TCVN 2737-95, khu vực Hà Nội thuộc vùng II-B có Wo= 95 kG/m2. - k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình, hệ số k tra theo bảng 5 TCVN 2737-95. Địa hình dạng C. c: Hệ số khí động , lấy theo chỉ dẫn bảng 6 TCVN 2737-95,phụ thuộc vào hình khối công trình và hình dạng bề mặt đón gió.Với công trình có hình khối chữ nhật, bề mặt công trình vuông góc với hướng gió thì hệ số khí động đối với mặt đón gió là c = +0.8 với mặt hút gió là c= +0.6. Áp lực gió thay đổi theo độ cao của công trình theo hệ số k. Để đơn giản trong tính toán, trong khoảng mỗi tầng ta coi áp lực gió là phân bố đều, hệ số k lấy là giá trị ứng với độ cao ở đỉnh tầng nhà( thiên về an toàn). Giá trị hệ số k và áp lực gió phân bố từng tầng được tính như trong bảng. Tải trọng gió tĩnh được quy về lực tập trung ở mức sàn Theo công thức: Pi =[ + Gió từ mái trở lên quy về lực tập trung tại đỉnh khung . Xét tỷ số theo TCVN 2737-95 tra hệ số khí động cho nhà có 2 mái dốc,độ dốc mái 60 : Mặt đón gió : c1= +0.8 Mặt khuất gió : c2= -0.8 +Tổng tải trọng gió phần tường chắn cao 1 (m). .Gió đẩy: pđ = Wz.S = W0´k´cxS=95x1,01x0,8x52x1 = 3991 (kG). .Gió hút: ph = Wz.S = W0´k´cxS=95x1,01x0,6x52x1 =2994 (kG). + Tổng tải trọng gió trên mái dốc .Gió đẩy: Sđ = Wz.S = W0´k xc´Bxh =95x1,01x0,8x52x2 = 7983 kG). .Gió hút: Sh = Wz.S = W0´k ´cxBxh=95x1,01x 0,8.52x2 = 7983(kG). Quy về lực tập trung ở đỉnh khung : Gió đẩy : pđ = 3991+7983 +6356 =18330 kG Gió hút : pđ = 2994+7983+ 4767 =15744 kG Xét với bề rộng đón gió toàn công trình b = 52m, ta có Bảng giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió phân bố theo độ cao nhà Sàn Cao độ z HS độ cao Wz (kg/m) Hdưới Htrên Pz (kg) (m) k (z) Đón gió Hút gió (m) (m) Đón gió Hút gió 1 4.2 0.515 2035 1526 4.2 3.2 8088 6066 2 7.4 0.603 2384 1788 3.2 3.2 8034 6026 3 10.6 0.667 2637 1978 3.2 3.2 8761 6571 4 13.8 0.718 2839 2129 3.2 3.2 9358 7018 5 17 0.762 3010 2257 3.2 3.2 9869 7402 6 20.2 0.799 3159 2369 3.2 3.2 10320 7740 7 23.4 0.833 3291 2469 3.2 3.2 10725 8044 8 26.6 0.863 3412 2559 3.2 3.2 11094 8320 9 29.8 0.891 3522 2641 3.2 3.2 11433 8575 10 33 0.917 3624 2718 3.2 3.2 11749 8812 11 36.2 0.941 3719 2789 3.2 3.2 12044 9033 12 39.4 0.964 3808 2856 3.2 3.2 12322 9241 13 42.6 0.985 3893 2919 3.2 3.2 12584 9438 14 45.8 1.005 3972 2979 3.2 0 6356 4767 II.2. Xác định thành phần động của gió II.2.1. Sơ đồ tính thành phần gió động: Thành phần động của tải trọng gió tác động lên công trình là lực do xung của vận tốc gió và lực quán tínhcủa công trình gây ra.Giá trị này được xác định trên cơ sở thành phần tĩnh của tải trọng gió nhân với các hệ số có kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc và lực quán tính của công trình. Để tính thành phần gió động tác dụng lên công trình, ta cần tính tần số dao động riêng. Dao động riêng của công trình được tính bằng cách coi công trình là thanh công xôn ngàm tại mặt móng có số bậc tự do bằng số tầng tại các mức sàn rồi tính dao động bằng chương trình SAP 2000. Khối lượng tập trung tại mức sàn được lấy = (tĩnh tải +0,5 hoạt tải) (0,5 là hệ số chiết giảm đối với khối lượng chất tạm thời trên công trình dân dụng). Sơ đồ tính tần số dao động riêng II.2.2. Tính toán thành phần động của tải trọng gió II.2.2.a. Tính toán khối lượng tập trung *Khối lượng M1, 2 (đặt tại mức sàn 1,2): + Trọng lượng sàn: 386100 kG + Trọng lượng dầm: Dầm chính dọc : 67080 kG Dầm chính ngang : 100224 kG Dầm phụ ngang : 32832 kG Dầm phụ dọc : 29754 kG + Trọng lượng cột : 102000kg + Trọng lượng lõi : 48720 kG + Trọng lượng tường : 126024 kG + Trọng lượng hoạt tải : 99000 kG Þ Khối lượng M1,2 : 950934.10-3/10 = 99,093 T.s2/m *Khối lượng M 3,4,5...12,13 (đặt tại mức sàn 3,4,5,...12,13 ): + Trọng lượng sàn: 386100 kG + Trọng lượng dầm: Dầm chính dọc : 67080 kG Dầm chính ngang : 100224 kG Dầm phụ ngang : 32832 kG Dầm phụ dọc : 29754 kG + Trọng lượng cột : 80000 kG + Trọng lượng lõi : 48720 kG + Trọng lượng tường : 126024 kG + Trọng lượng hoạt tải : 99000 kG Þ Khối lượng M3,4,5,6,7,8 : 867734.10-3/10 = 86,773 T.s2/m * Khối lượng M14(đặt tại mức sàn mái): Lấy gần đúng, thiên về an toàn cho rằng Þ Khối lượng M14: 835734/10 = 83573,4 kG.s2/m II.2.2.b. Tính toán độ cứng của công trình: * Xác định độ cứng của các khung và quy khung về các vách tương đương: Xác định độ cứng khung ngang Khung được thay thế bằng một thanh công sôn tương đương ngàm ở mặt móng chịu lực phân bố đều p = 100 kG/m. Nhờ vào mối quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị ta xác định được độ cứng tương đương của khung. EI = Chạy chương trình SAP 2000 ta có chuyển vị do p = 100 kG /m là : D1=0,00306 m Độ cứng khung 1: EIxkhung1 = kGm2 Ixkhung1 = m4 D2=0,00766 Độ cứng khung 2: EIxkhung2= kGm2 Ixkhung2 = m4 *Xác định độ cứng lõi thang máy : Chọn hệ trục toạ độ ban đầu trong đó Xo trung với cạnh trên cùng,y là trục đối xứng. Diện tích tiết diện: A=4.7x0.3+3x0.3x1.7+2x0.3x0.7+0.3x1.3=3.75m2 Mômen tĩnh đối với trục Xo: Sxo=4.7x0.3x0.15+3x1.7x0.3x1.15+2x0.7x0.7x2.15+1.3x0.3x2.15=3.7125m3 Tung độ trọng tâm: Yo= Xác định được hệ trục quán tính trung tâm - Độ cứng của công trình: EJX =S EJXKhung + EJxvách EJX = E.(8. 6,198+2.2,48+ 2,509) EJX= E.57,053 ( kgm2) Ta quy đổi công trình thành thanh công xôn ngàm vào mặt móng có tiết diện bxh = 1,000m x 8,81 m có độ cứng theo phương x bằng độ cứng tổng của công trình, độ cứng theo phương dọc nhà y được coi là rất lớn. Sau khi thiết lập mô hình ,vào số liệu , sử dụng chương trình SAP 2000 8.15 để tính tần số dao động riêng, ta có các kết quả sau : T1= 1,578 s f1= 0,634 Hz < 1,3 T2= 0,285 s f1= 3.508 Hz > 1,3 T1= 0,117 s f1= 8,52 Hz > 1,3 Như vậy ta chỉ cần tính toán cho dạng dao động thứ nhất có f1= 0,634 < 1,3 II.2.2.C, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN ĐỘNG CỦA GIÓ Ta thấy f1 < fL = 0,634 Hz < f2 = 3,508 Þ thành phần động của gió động cần kể đến tác dụng của xung vận tốc gió, và lực quán tính của công trình. Xét với nhà nhiều tầng có mặt bằng đối xứng có f1 < fL ( điều 4.7 TCVN 229-1999), giá trị tiêu chuẩn của thành phần độngtải trọng gió tác động lên phần thứ k của công trình được tính theo công thức: WP k=Mk.x .yk.yk (kG,daN) (1) Trong đó: WP k : lực, có đơn vị tính toán phù hợp với đơn vị của WF k khi tính hệ số y .Mk-khối lượng của phần công trình thứ k mà trọng tâm của nó ở độ cao zk .ở đây, trọng tâm của từng phần công trình được xác định ngang mức sàn mỗi tầng. x : hệ số động lực ứng với dạng dao động cơ bản của công trình, được xác định bằng cách tra đồ thị theo thông số e ứng với d=0.3 (công trình BTCT). Trong đó : g =1,2 hệ số độ tin cậy W0=950 N/m2 , f1 =0,634 Hz Tra đồ thị hình 2 điều 4.5 TCVN 229-1999, ta có x= 1,65 yk- Dịch chuyển ngang của trọng tâm phần thứ k (ở mức z),ở đây trọng tâm phần thứ k ở mức sàn các tầng. Giá trị của yk xác định theo bảng (kết quả tính dao động). .y k -Hệ số xác định theo công thức sau. y k = Mk- khối lượng phần công trình thứ k ở mỗi mức sàn, giá trị này xác định bằng cách cộng tổng các khối lượng tập trung theo các mức sàn WoF k – giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ k của công trình khi chỉ kể đến ảnh hưởng của xung vận tốc gió, có thứ nguyên là lực, được xác định theo công thức WoF k=Wk.zk.n Với: Wk- là giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh tác dụng lên phần thứ k của công trình, đã xác định ở phần gió tĩnh(KG). z k - là hệ số áp lực động của tải trọng gió phụ thuộc vào độ cao ứng với phần thứ k của công trình n : Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, ở đây ta tính cho dạng dao động thứ nhất nên n = n1. Hệ số này lấy theo bảng 4, bảng 5 TCVN 229-1999. Công trình có bề rộng mặt đón gió D = 52m, chiều cao đón gió H = 45,8m . Dựa vào tiêu chuẩn, nội suy được hệ số tương quan không gian áp lực gió n1 = 0,641. Bảng tính toán W oF k Đoạn cột Cao độ Gió tĩnhWk (kG) zk uk WoF k ( kG) Đón gió Khuất gió 1 4.2 8088 6066 0.754 0.641 6841 2 7.4 8034 6026 0.7204 0.641 6492 3 10.6 8761 6571 0.6802 0.641 6685 4 13.8 9358 7018 0.6601 0.641 6929 5 17.0 9869 7402 0.6399 0.641 7084 6 20.2 10320 7740 0.6204 0.641 7182 7 23.4 10725 8044 0.6111 0.641 7352 8 26.6 11094 8320 0.6019 0.641 7490 9 29.8 11433 8575 0.5926 0.641 7600 10 33.0 11749 8812 0.5833 0.641 7688 11 36.2 12044 9033 0.574 0.641 7755 12 39.4 12322 9241 0.5647 0.641 7806 13 42.6 12584 9438 0.559 0.641 7890 14 45.8 6356 4767 0.554 0.641 3950 BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN THÀNH PHẦN ĐỘNG Đoạn cột Cao độ Khối lượngqui đổi Chuyển vị Yk1 y1k .WF k y1k2 . Mk yi Wpk Mk(kG) mode 1 (m) k G 1 4.2 950934 0.000044 0.3009991 0.0018410 7.44 511 2 7.4 950934 0.0001 0.6492404 0.0095093 7.44 1161 3 10.6 867734 0.000176 1.1766064 0.0268789 7.44 1864 4 13.8 867734 0.000269 1.8638622 0.0627901 7.44 2849 5 17.0 867734 0.000377 2.6707867 0.1233302 7.44 3993 6 20.2 867734 0.000497 3.5696097 0.2143381 7.44 5264 7 23.4 867734 0.000628 4.6173313 0.3422204 7.44 6651 8 26.6 867734 0.000766 5.7372000 0.5091481 7.44 8113 9 29.8 835734 0.000911 6.9237118 0.6935932 7.44 9293 10 33.0 835734 0.001061 8.1564669 0.9408033 7.44 10823 11 36.2 835734 0.001213 9.4070650 1.2296731 7.44 12373 12 39.4 835734 0.001367 10.6703077 1.5617269 7.44 13944 13 42.6 835734 0.001522 12.0091177 1.9359644 7.44 15525 14 45.8 835734 0.001676 6.6198945 2.3475567 7.44 17096 Tổng 74.37219936 9.9993739 II.3. GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN CUẢ CÁC THÀNH PHẦN TẢI TRỌNG GIÓ: WP tt = WP.g. b Với g = 1,2, b = 1 với công trình có thời gian sử dụng ≥50 năm. Bảng giá trị tính toán tải trọng gió Sàn Cao trình(m) W tĩnh(kg) Wđộng (kg) Tổng tải gió (kg) Gió đẩy Gió hút Phía trái Phía phải Gió đẩy Gió hút 1 4.2 9706 7279 255 255 9961 7535 2 7.4 9641 7231 580 580 10221 7811 3 10.6 10514 7885 932 932 11446 8817 4 13.8 11230 8422 1424 1424 12654 9847 5 17 11843 8882 1996 1996 13840 10879 6 20.2 12384 9288 2632 2632 15016 11920 7 23.4 12870 9652 3326 3326 16195 12978 8 26.6 13313 9984 4056 4056 17369 14041 9 29.8 13720 10290 4646 4646 18366 14936 10 33 14099 10574 5411 5411 19510 15985 11 36.2 14453 10840 6187 6187 20639 17026 12 39.4 14786 11089 6972 6972 21758 18061 13 42.6 15101 11325 7762 7762 22863 19088 Mái 45.8 21996 18929 8548 8548 30544 27477 II.3.1 Phân phối tải trọng gió về khung K2 TảI trọng gió phân bố theo tỷ lệ độ cứng,tảI trọng gió tác dụng vào WP2 = WP .= WP . Giá trị tính toán của tải trọng gió tác động lên khung K2 Sàn Cao trình(m) W tĩnh(kg/m) Wđộng(kg/m) Tổng tải gió (kg/m) Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút Gió đẩy Gió hút 1 4.2 1079 809 29 29 1108 838 2 7.4 1072 804 65 65 1137 869 3 10.6 1168 877 103 103 1271 980 4 13.8 1248 936 159 159 1407 1095 5 17 1316 987 223 223 1539 1210 6 20.2 1376 1032 293 293 1669 1325 7 23.4 1431 1073 370 370 1801 1443 8 26.6 1480 1110 451 451 1931 1561 9 29.8 1525 1144 517 517 2042 1661 10 33 1567 1176 601 601 2168 1777 11 36.2 1607 1204 687 687 2294 1891 12 39.4 1643 1232 775 775 2418 2007 13 42.6 1679 1259 863 863 2542 2122 Mái 45.8 2444 2103 950 950 3394 3053 PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC. Sơ đồ tính toán kết cấu là sơ đồ phẳng. Tách riêng khung K2 để tính. Sau khi đã có các số liệu về tải trọng, về kích thước kết cấu, ta phân tích tính toán nội lực kết cấu nhờ phần mềm SAP 2000. Sơ đồ tải trọng như hình vẽ. Sau khi phân tích kết cấu, ta cần tiến hành tổ hợp nội lực để tìm ra các trường hợp nội lực nguy hiểm cho các tiết diện. Đối với dầm : tìm tổ hợp nội lực cho 3 tiết diện đầu – giữa – cuối , tìm : M+max ,M -max ,Qmax. Đối với cột: tìm tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện, mỗi tiết diện cần 3 cặp nội lực ở mỗi tiết diện phải xét tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản 1 = Nội lực do tĩnh tải + Nội lực do 1 hoạt tải. Tổ hợp cơ bản 2 = Nội lực do tĩnh tải + 0,9x( tổng nội lực do các trường hợp hoạt tải). Dựa trên nguyên tắc đó ta lập được bảng tổ hợp nội lực cho các phần tử cột, dầm CHƯƠNG V/ THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN I. Thiết kế cột Tính toán cột trục A( phần tử 43) + Cột có tiết diện 80x50 cm + Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2 + Thép AII có Ra = Ra' = 2800 kG/cm2 + Chiều dài cột 5,4 m Þ chiều dài tính toán l0 = 0,7 l = 0,7.5,4 = 3,78 m Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm: Stt M(Tm) N(T) 1 14,2 -507,44 2 -7,28 -564,77 3 -8,86 -459,87 4 13,90 -570,17 * Giả thiết a = a’ = 5 cm Þ h0 = h - a = 80 - 5 = 75 cm ; Þ h0 - a' = 75 - 5 = 70 cm * Tính toán cốt thép với cặp nội lực 1: - Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e'01: độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy giá trị max trong 3 giá trị sau : + = 3,2 cm +2,0 cm Þ e'01 = 3,2 cm e01 = = 0,028 m = 2,8 cm ® e0 = 3,2+2,8 = 6,0 cm Ta thấy tỷ số l0 /h = 3,98 < 8 nên bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Þ h= 1 + Xác định e: e = h.e0 + 0,5.h - a = 6,0 + 0,5.80 - 5 = 41,0 cm x = = 78,1 cm > a0h0 = 0,58x75 = 43,5 cm + Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 = 6 (cm) < 0,2h0 = 15 cm ® x = h - (1,8+ - 1,4a0).h.e0 = 66,0 cm + Tính Fa = Fa' = = = 14,21 cm2 ® m = 2 .. 100 = 0,76 % * Tính toán cốt thép với cặp nội lực2: M = -7,28 Tm, N = -564,77 T - Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e'01 = 3,2 cm e01 = = 0,013 m = 1,3 cm ® e0 = 3,2+1,3 = 4,5 cm Ta thấy tỷ số l0 /h = 3,98 < 8 nên bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Þ h= 1 + Xác định e: e = h.e0 + 0,5.h - a = 4,3 + 0,5.80 - 5 = 39,5 cm x = = 86,9 cm > a0h0 = 0,58.75 = 43,5 cm + Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 < 0,2h0 = 15 cm ® x = h - (1,8 +-1,4a0)h.e0 = 69,5 cm + Tính Fa = Fa' = = = 21,01 cm2 ® m = 2 .. 100 = 1,12 % * Tính toán cốt thép với cặp nội lực 3: M = - 8,86 Tm, N = - 459,87 T Tiến hành tương tự ta được : Fa = Fa’ =1,68 cm2 * Tính toán cốt thép với cặp nội lực 4: M = 13,9 Tm, N = - 570,17 T - Độ lệch tâm e0 = e'01 + e01 e'01: độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy : e'01 = 3,2 cm e01 = = 0,024 m = 2,4 cm ® e0 = 3,2+2,4 = 5,6 cm Ta thấy tỷ số l0 /h = 3,98 < 8 nên bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Þ h= 1 + Xác định e: e = h.e0 + 0,5.h - a = 5,6 + 0,5.80 - 5 = 40,6 cm x = = 87,7 cm > a0h0 = 0,58.75 = 43,5 cm + Tính lại x theo lệch tâm bé: Ta thấy h.e0 < 0,2h0 = 15 cm ® x = h - (1,8 +-1,4a0).h.e0 = 66,8 cm + Tính Fa = Fa' = = = 26,05 cm2 ® m = 2 .. 100 = 1,39 % * Kết luận: Dùng kết quả Fa = Fa' = 26,05 cm2 để chọn cốt thép Chọn thép 6f25 cho 1 phía, có Fa = Fa' = 29,45 cm2 Tất cả các cột còn lại đều đặt thép tương tự Từ tầng 9 đến 14 có thể thu nhỏ diện tích cốt thép xuóng còn 6f22. II.TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM II.1. Tính toán cốt thép dầm tầng 1, nhịp AB (phần tử 60+61) Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm ở 3 tiết diện Tiết diện M+ (kGm) M - (Tm) Qmax (T) I-I ----- -29,1 -14,69 II-II 17,39 ------ 5,19 III-III ------ -30,23 -14,83 Sơ đồ vị trí các mặt cắt dầm a. Tiết diện II-II chịu mômen dương Tiết diện tính toán là chữ T với các kích thước như sau Chiều rộng cách đưa vào tính toán: bc = b + 2.C1. Trong đó C1 lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: + 0,5.(250 - 30) = 110 cm + ld /6 = 900/6 = 150 cm. + hc =15cm > 7cm = 0,1.h Þ C1 = 9.hc = 135 cm Þ bc = 30 + 110 = 140cm Giả thiết a = 5cm Þ h0 =65cm. Xác định trục trung hoà: Mc = Rn. bc .hc (h0 – 0,5. hc) = 130.138.12.(65-0,5.12) = 677040 kGm.= 67,7 Tm Mc >M Þ trục trung hoà đi qua cánh, tiết diện tính toán là chữ nhật bxh = 138x70. A = = = 0,023 g = 0.989 Fa = = = 9,67 cm2 Þ m = 0,46% Chọn cốt dọc 3F22 Fa = 11,4cm2 Þ m = 0,58 %. b. Tại tiết diện III-III chịu mômen âm M - = 30,23 Tm Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh. Giả thiết a = 5cm, Þ h0 = 65cm. A = = = 0,183 g = 0.898 Fa = = = 18,5 cm2 Þ m= 0,95 %. Chọn 4F25 Fa = 19,63 cm2 Þ m = 1,0 %. c. Tại tiết diện I-I chịu mômen âm M - =29,1 Tm Tính toán tương tự tiết diện III-III, nhận thấy chúng có giá trị Mô men xấp xỉ nhau nên dặt thép giống nhau. d. Tính toán cốt đai + Kiểm tra điều kiện K0.Rn.b.h0 = 0,35.130.30.65 = 88725 kg. K1.Rk.b.h0 = 0,6.10.30.65 = 11700kg. Tại tiết diện I-I, III-III vì Qmax =14830 kG > K1.Rk.b.h0 nên cốt đai cần tính toán + Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai: Umax = = = 128 cm Ta chọn đai F6 có 2 nhánh + Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai: Utt = Rđ.n.fđ .8. Rk.b.h02 /Q2 = 1800.2.0,283.8.10.25.552 /148302 = 47cm + Khoảng cách cấu tạo cốt đai: Ucấu tạo = h/3 = 23 cm * Ta chọn cốt đai F6 a200 ở đầu dầm, F 6 a 250 ở giữa dầm. e . Tính toán cốt treo ở chỗ dầm phụ kê lên dầm chính cần đặt cốt treo để chống đâm thủng Lực tập trung từ dầm phụ truyền vào: P = 6281 + 1980 = 8261 kG = 8300 kG Diện tích cốt đai dùng làm cốt treo là : Ftr = = 4,61 cm2 Dự định dùng cốt treo F8 có 2 nhánh ,số cốt treo cần thiết là : = 4,58 Dùng 6 F8 , a80 đặt hai bên như hình vẽ . Từ tầng 9 đến tầng 14 có thể rút bớt diện tích thép do nội lực đã giảm đi khá nhiều. Ta bố trí như sau: III. THIẾT KẾ Ô SÀN ĐIỂN HÌNH III.1. Thiết kế ô sàn hành lang a. Sơ đồ tính: Xét tỷ số L2/L1 = 5000/2200 = 2,27 >2 Þ tính theo bản loại ngàm làm việc theo phương cạnh ngắn. b. Xác định nội lực + Tĩnh tải tính toán: 525 kG/ m2 + Hoạt tải tính toán: 360 kG/ m2 Þ qb = 525 + 360 = 885 kG/m2 Mômen âm lớn nhất ở hai đầu ngàm: M - = = 356,95 kGm Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp: M + = = 178,5 kGm c. Tính toán cốt thép: cắt ra một dải bản rộng b = 1 m để tính chọn a= 2 cm cho mọi tiết diện => ho =15 – 2 =13 cm Tính thép chịu mômen âm ở gối: A = = = 0,016 = 0,992 Fa = = = 0,99 cm2 Þ m% = = 0,08% Chọn thép f8, a150 có Fa = 3,35cm2 Þ m% = = 0,34% *Tính thép chịu mômen dương A = = = 0,008 = 0,996 Fa = = = 0,49 cm2 Þ m% = = 0,04% Để tiện bố trí ta chọn thép f8, a200 có Fa = 2,52cm2 Þ m% = = 0,25% * Cốt thép phân bố : Để tiện cấu tạo ta chọn thép f8, a200 có Fa = 2,52cm2 III.3. Tính cốt thép ô sàn phòng ở 4,445x4,82 m a. Xác định nhịp, sơ đồ tính toán Lt1 = 445(cm) Lt2 = 482 (cm) Þ r = = = 1,1 Þ Bản kê 4 cạnh b. Xác định nội lực + Tĩnh tải tính toán: 443 kG/ m2 + Hoạt tải tính toán: 195 kG/ m2 Þ qb = 443 + 195 = 720 kG/m2 tính theo sơ đồ đàn hồi,sử dụng bảng tra các hệ số.theo tỷ lệ : r = L2/L1= 1,1 Tổng tải trọng trên sàn: P = qb. L1.L2 = 720.4,82.4,445 =15425 kG M1n = m1.P = 0,0204. 15425= 314 kGm M2n = m2.P = 0,0142. 15425= 219 KGm = k1. P = 0,0468.15425= 720 KGm = k2 .P =0,0325. 15425= 501KGm c. Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn Chọn a = 2(cm) Þ h0 = 13 cm + Cốt thép chịu mômen dương: A = = = 0,014 g = 0,5 [1 + ] = 0,994 Fa = = = 1,05 cm2 Chọn thép 8 a 200 có Fa = 2,5 cm2 => m% = = 0,19% + Cốt thép âm: A = = = 0,033 g = 0,5 [1 + ] = 0,987 Fa = = = 2,4 cm2 => m% = = 0,12% Chọn thép 8 a 150 có Fa = 3.35 cm2 => m% = = 0,26% d. Tính cốt thép theo phương cạnh dài Theo phương cạnh dài ta có Cốt thép dương M2 = 494,43 kGm < 625,06 = M1 Cốt thép âm MA2 = 625,06 kGm < 750 = MA1 Thép theo phương cạnh dài đặt theo cấu tạo 8 , a 200. Thép chịu mômen âm ở gối đặt 8 a 150 có Fa = 3.35 cm2 IV. TÍNH TOÁN CỐT THÉP THANG BỘ Số liệu tính toán: Bêtông cầu thang mác : có Rn = 130kG/cm2 , Rk =10 kG/cm2 Thép AI có Ra= Ra’ =2300 kG/cm2 Thép gai AII có Ra= Ra’ =2800 kG/cm2 IV.1. Tính toán bản chiếu nghỉ : kích thước 170 ´ 360 cm. Sơ đồ tính : hai cạnh có tỉ lệ 360/170 = 2,1 >2 nên có thể xem bản làm việc theo một phương ( loại dầm ). Chiều dày bản chọn : hb =12cm Cắt một dải bản rộng 100cm theo phương cạnh ngắn. Tính theo sơ đồ dầm đơn giản chịu tải phân bố đều. Nhịp tính toán : l = 170 cm. b) Xác định nội lực : Tải trọng : + Tĩnh tải : 439 kG/m2 + Hoạt tải : 360 kG/m2 Tải trọng toàn phần : 439+360 = 799 kG/m2 (T/m) Mô men lớn nhất giữa nhịp M = ql2/8 = 800 ´ 1.72/8 = 289 (kG.m) c) Tính thép : Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ a = 1.5 cm, ho = 12 - 1.5 = 10.5 cm. A = = = 0.020 < A0 = 0.3 g = 0.5*(1 + ) = 0.5*(1 + ) = 0.990 Fa = = = 1.21 (cm 2 ) m = *100 = *100 = 0.12% > mmin =0.1% Cốt thép d < hb/10 = 120/10 =12 mm, chọn f8 có fa = 0.503 cm2. a =200 => Fa = 2,5cm2 thép phân bố chọn f6 có fa = 0.283 cm2. a =200 => Fa = 1,41cm2 IV .2. TÍNH TOÁN BẢN THANG : bản thang không có limông kích thước 150 ´ 340 cm Sơ đồ tính : Chiều dày bản chọn : hb = 12cm. Góc nghiêng của bản thang so với phương ngang là a với tga = 160 / 300 = 0.533 Þ a = 280 độ Þ cosa = 0.882. Do không có cốn thang, cắt một dải bản rộng 100cm theo phương cạnh dài. Bản làm việc như một dầm nghiêng đơn giản chịu tải phân bố đều. Nhịp tính toán : l = 300 cm. b) Xác định nội lực : - Tải trọng : +Tĩnh tải : qtt = 711 kG/m2 + Hoạt tải : p = 360 kG/m2 Mô men lớn nhất giữa nhịp M = = = 1312 kG/m c) Tính thép : giả thiết chiều dày lớp bảo vệ a = 2 cm ; ho = 12 - 2 = 10 cm. A = = = 0.101 < A0 = 0.3 g = 0.5*(1 + ) = 0.5*(1 + ) = 0.947 Fa = = = 6,03 (cm 2 ) m = *100 = *100 = 0.6 % > mmin =0.1% Chọn Æ12 a150 có Fa = 6,28 cm2. Chỗ bản gối lên dầm thang đặt thép mũ cấu tạo Æ10 a150 có Fa = 6,28 cm2. Theo phương cạnh ngắn , đặt cốt thép theo cấu tạo Æ6 a200. Fa = 1,41 cm2 IV .4. Tính toán dầm chiếu nghỉ : Sơ đồ tính : dầm đơn giản chịu tải phân bố đều Kích thước dầm : bxh = 200x400 b) Xác định nội lực : Tải trọng tác dụng : + Trọng lượng bản thân : 1.1 ´ 0.2 ´ 0.4 ´ 2500 = 220 (kG /m) + Từ chiếu nghỉ truyền vào : 0.5 ´ 800 ´ 1.7 = 680 (kG /m) +Từ các bản thang truyền vào : 0,5x (711/0.882 +360).3 =1739 kG/m Vậy tải phân bố q = 220+680+1739 = 2594 (kG/m) Mô men lớn nhất xuất hiện ở giữa nhịp : Mmax = ql2/8 = 2649x3,62/8 = 4202 kGm c) Tính thép :giả thiết a = 4 cm thì ho = 40 - 4 = 36 cm. - Cốt dọc : A = = = 0.128 < A0 = 0.412 g = 0.5(1 + ) = 0.5(1 + ) = 0.932 Fa = = = 4,6 (cm 2 ) m = 100 = x100 = 0,64% > mmin =0.1% Chọn 3Æ16 (Fa = 6,032 cm2), đặt 2Æ12 ở phía trên theo cấu tạo. - Cốt đai : + Lực cắt lớn nhất : : Qmax = ql / 2=4202x3,6/2 =7563 kG + Kiểm tra điều kiện hạn chế : Q £ ko Rnbho Qmax =2.12 T £ ko Rnbho = 0.35 ´ 130 ´ 20 ´ 26 = 23660 kG Thoả mản điều kiện tránh phá hoại bê tông do ứng suất chính giữa các vết nứt nghiêng. + Điều kiện tính toán : Q £ k1 Rkbho Qmax =7563 kG > k1 Rkbho = 0.6 ´ 10 ´ 20 ´ 26 = 3120 kG => vết nứt nghiêng hình thành nên phải tính toán cốt đai . Lực phân bố mà cốt đai phải chịu qđ : qđ == =55,9 kg/cm2 Chọn cốt đai Æ6 , 2 nhánh với Fa = 0.283cm2 + Khoảng cách cốt đai tính toán U11 = RđFđ/qđ = Rđnđfđ/qđ Utt = 1800 ´ 2 ´ 0.283 / 55,9 = 19,26 cm + Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo Uct = min (h/2 ; 150) mm = 150 mm =15cm + Khoảng cách Umax = 1.5Rkbho2/Q = 1.5 ´ 10 ´ 20 ´ 262/7563 = 26,8 cm Vậy chọn khoảng cốt đai Æ6 a150 mm với khoảng 900mm hai đầu dầm , U £ min(3h/4 = 18cm ; 200cm ) = 200mm cho đoạn giữa dầm còn lại . IV .5. Tính toán dầm chiếu tới : Sơ đồ tính : như dầm chiếu nghỉ. kích thước tiết diện dầm bxh = 20x40 cm Cấu tạo tương tự dầm chiếu nghỉ V. TÍNH TOÁN NỀN MÓNG V.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG V.1.1.Điều kiện địa chất công trình Địa chất công trình gồm các lớp đất sau: Lớp 1 : tầng đất lấp dày 2.1 m g = 1,75 T/m3 Lớp 2 : tầng sét pha dẻo cứng dày 9,7 m g = 1,91 T/m3, j =160, N = 15 Lớp 3 : tầng sét dẻo mềm dày 6 m g = 1,81 T/m3, j =80 , N = 9 Lớp 4 : tầng cát pha, cứng dày 9 m g = 1,89 T/m3, j = 280 , N = 23 Lớp 5 : tầng cát hạt trung,chặt vừa , dày 12 m g=1,90 T/m3, j =300, N = 35 Lớp 6: tầng cuội sỏi rất dày g = 2 T/m3, j = 400, N = 69 , E = 4000 T/m2 Nhận xét: V.1.2. Giải pháp móng cho công trình Giải pháp móng cho công trình đượclựa chọn căn cứ vào tình hình địa chất và tải trọng do cột truyền xuống, các công trình lân cận, điều kiện kinh tế của chủ đầu tư. Móng là phần hết sức quan trọng đối với nhà công trình. Đây là nhà cao tầng có chiều cao hơn 45m ,tải trọng tác dụng tại chân cột tương đối lớn, địa chất yếu, do đó ta chọn phương án móng cọc đài thấp. Có các phương án sau : Cọc đóng Cọc ép Cọc khoan nhồi Ta lựa chọn phương án cọc khoan nhồi dựa trên những phân tích sau : * Ưu , nhược điểm của cọc khoan nhồi : * Ưu điểm : Có thể tạo ra những cọc có đường kính lớn , chiều sâu chôn cọc lớn ,do đó sức chịu tải rất lớn. Khi thi công không gây ra chấn động làm nguy hại đến các công trình lân cận. Khi cọc làm việc không gây lún ảnh hưởng đáng kể cho các công trình lân cận. Quá trình thực hiện thi công móng cọc dễ dàng thay đổi các thông số của cọc ( chiều sâu, đường kính) để đáp ứng với điều kiện cụ thể của địa chất dưới nhà . * Nhược điểm : Khó kiểm tra chất lượng của cọc ;Thiết bị thi công tương đối phức tạp ;Nhân lực đòi hỏi có tay nghề cao Rất khó giữ vệ sinh công trường *Lựa chọn phương án cọc: Xét về tải trọng : công trình này có nội lực ở chân cột tương đối lớn. Về điều kiện mặt bằng, nếu sử dụng cọc đóng hoặc ép thì số lượng cọc sẽ rất lớn, khó bố trí, nhất là chỗ móng đôi dưới chân cột trục B và C. => Do đó ta chọn phương án cọc khoan nhồi. V.1.3. Các giả thuyết tính toán, kiểm tra cọc đài thấp : Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc. Tải trọng truyền lên công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không truyền lên các lớp đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp xúc với đài cọc. Khi kiểm tra cường độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì coi móng cọc như một khối móng quy ước bao gồm cọc, đài cọc và phần đất giữa các cọc. Đài cọc xem như tuyệt đối cứng, cọc được ngàm cứng vào đài. Tải trọng ngang hoàn toàn do đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. V.2. TÍNH TOÁN MÓNG CỌC NHỒI M1 Tải trọng nguy hiểm tác dụng tại chân cột A( phần tử 43) lấy từ bảng tổ hợp Nmax = -570,17 T Mtư = 13,9 Tm Qtư = 4,15 T V.2.1. Chọn độ sâu đặt đài và các kích thước cơ bản khác + Dự kiến dùng cọc khoan nhồi, đường kính D =1000mm,1200mm, bê tông mác 300, thép cọc nhóm AII. + Cọc cắm vào lớp đất 6 là lớp cuội sỏi 2,5 m, đến cao trình – 41,9 m. + Chiều cao đài sơ bộ xác định theo công thức: hđ = (0,08 ¸ 0,12).n Với n là số tầng = 14 à ta chọn chiều cao đài =1,7 m + Chọn chiều sâu đặt đài là 2,3m thấp hơn so với cốt tự nhiên. V.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc: a, Theo vật liệu làm cọc: Bê tông cọc mác 300 có Rn = 130 kG/cm2. Thép cọc nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm2. Sức chịu tải của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức (13-TCXD195:1997): Từ công thức : Pvl= Ru .A +Fa.Ra Với : A: diện tích tiết diện cọc, A=3,14.1002/4 = 7854 cm2 Rn = min () = 60 kG/cm2 Ra =min() =2000 kG/cm2 Dự định bố trí cốt thép trong cọc : Cọc f1000 : 18f22 có Fa=68,4cm2. Cọc f1200: 12f22 có Fa=83,6cm2. Sức chịu tải của một số loại cọc theo vật liệu : Loại cọc Rn (kg/cm2) Fb (cm2) Pvl ( T) F 1000 60 7854 471 F 1200 60 11310 678 b, Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Theo kết quả SPT Công thứcMeyerhof : Sức chịu tải tính toán : Qu = Trong đó : Fs,Fc : hệ số an toàn lấy Fs =2, Fc = 2,6 Qs: sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên cọc với đất : Qs = K1. ui.l. Ntb Qc : sức chịu tải cực hạn của cọc đơn do lực chống: Qc = K2. Ap.Nc K1 = 0,1( T/m2) hệ số lấy với cọc khoan nhồi K2 = 12( T/m2) hệ số lấy với cọc khoan nhồi ui : chu vi cọc l : chiều dài cọc Ni : chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc i =25,5 Nc : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc Bảng . Sức chịu tải của cọc theo Meyerhof Cọc N F(m2) U(m) L(m) Ntb Qc (T) Qs Qtt(T) f1000 65 0.50 3,14 39 25,5 613 262 427 f 1200 60 0.79 3,77 39 25,5 814 315 574 BẢNG CHỌN LỰA SỨC CHỊU TẢI TÍNH TOÁN CỦA CỌC THEO CÁC CÔNG THỨC Loại cọc Pvl (T) P đất nền(T) Ptt(T) f 1000 471 427 427 f 1200 678 574 574 V.2.3. Xác định kích thước đài móng và số lượng cọc. * Xác định số lượng cọc cần thiết : + Số lượng cọc sơ bộ: Ta chọn số lượng cọc là 2 và bố trí như hình vẽ Diện tích đế đài thực tế :Fđ = 2x4,8 = 9,6 m2 + Trọng lượng của đài và đất trên đài : Nđtt = Fđ.hm.gtb = 1,1x9,6x(1,7x0.9+1,7x2,5) = 52 T Þ Lực dọc tính toán tác dụng đến đáy đài : Ntt= N0tt + Nđtt = 570,17 + 52 = 622 T *Kiểm tra điều kiện móng cọc đài thấp Độ sâu đặt đài phải đạt điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp : h ³ 0,7hmin Trong đó : h- độ sâu của đáy đài. +g và j- trọng lượng thể tích tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên và góc ma sát trong; + åQ- tổng tải trọng ngang; + b - cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tổng lực ngang; Vậy : H=2,3 m ³ hmin => thoả mãn. V.2.4. Kiểm tra sức chịu tải cọc. Công thức: P=== Trọng lượng cọc : Gcọc = 1,1.2,5.3.14*12.39/4 = 84,2 T Kiểm tra tải trọng ở mũi cọc : P max +Gc = 315 +84 = 399 T <[P] =427 T Vì Pmin= 306 T >0 nên không phải kiểm tra cọc chịu nhổ. => Vậy cọc đủ khả năng chịu lực. V.2.5.Tính lún của móng * Sơ đồ tình: Tính như móng nông với khối móng qui ước được xác định như hình vẽ + Góc mở a = jtb/4 jtb = 0 Þ a = 23,4/4 = 5,8 ° + Diện tích đế móng qui ước: A = a + 2.L.tg(a) = 4,8 + 2.39.tg(5,8°) = 11,66 m B = b + 2.L.tg(a) = 2 + 2.39.tg(5,8°) = 9,46 m + Trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất gtb = T/m3) + ứng suất gây lún: Pgl = + (gm - gtb)hm -g1.hmđ = + (2-1,9)x40,5 – 1,75x2,7 = 5,36 T/m2 + Phương pháp dự báo lún: Do lớp đất dưới mũi cọc là lớp đất tốt nên dùng phương pháp nền biến dạng tuyến tính là thích hợp .Vậy độ lún: S = Pgl.b.w.(1-m2)/E Trong đó : P : ứng suất gây lún Pgl =5,2 T/m2 b : bề rộng móng ; b = 9,46m2 w: hệ số phụ thuộc hình dạng kích thước đáy móng w= 0,88 m : hệ số poison m=0,27 E : môđun đàn hồi E=4000 T/m2 Þ S = =0,014m=1,4 cm < = 8cm Vậy móng đảm bảo độ lún cho phép. V.2.6. Kiểm tra độ bền đài * Kiểm tra chọc thủng của cột Công thức tính toán đâm thủng lấy theo CT - (5.47) sách Kết cấu BTCT : P Trong đó : P - lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng . bc, hc - kích thước tiết diện cột ho - chiều cao hữu ích của đài c1, c2 - khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng . C1 = C2 =75 cm Rk -cường độ tính toán chịu kéo của bêtông Rk = 10 Kg/cm2 =100 T/m2 a1, a2 - hệ số được tính theo công thức : VT=315+306 = 621 (T) VP= = 1153(T) VT < VP : Điều kiện chọc thủng của cột được thoả mãn. * Kiểm tra chọc thủng cuả cọc ở góc Công thức tính toán : P Trong đó : P- lực đâm thủng bằng phản lực của cọc Rk -cường độ tính toán chịu kéo của bêtông ho - chiều cao hữu ích của đài btb - giá trị trung bình số học của chu vi phía trên và phía dưới tháp đâm thủng btb = m ÞVT= 315 T VP= 0,75x100x1,8x(3,14x1,675)x1,5 =592 T Vậy điều kiện chọc thủng của cọc được thoả mãn. *Kiểm tra bền theo tiết diện nghiêng P £ b.b.h0.Rk P : tổng phản lực tổng tại các đỉnh cọc nằm giữa mặt phẳng cắt qua mép cột hoặc trụ và mép đài gần nhất , P =315 T b = 0,7. c: khoảng cách từ mép cột đến mép hàng cọc đang xét => b = 0,7. = 1,57 VP = 1,57.1,8.1,5.100 = 381,5 T P = 315 T < VP do vậy đài đảm bảo không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. V.2.7. Tính toán cốt thép * Cốt thép đài cọc theo phương chịu lực Tại tiết diện 1-1 M = Pmax.r = 315.(1,5 - 0,5) = 343,2 Tm Fa1 = cm2 Chọn 13 F28 có Fa = 80,05 cm2 , a = 150 * Cốt thép đài cọc theo phương vuông góc phương chịu lực Chọn thép 21F20, a = 200 V.3. TÍNH TOÁN MÓNG CỌC M2 do 2 cột trục B và C rất gần nhau nên ta thiết kế móng đôi Chọn cặp nội lực tính toán từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 2 trường hợp tải trọng nguy hiểm như sau : Trường hợp Cột N(T) M(Tm) Q(T) 1 C 574,61 -7,77 -0.95 B 534,35 -14,87 -4,39 2 C 519,01 14,17 3,83 B 604,3 6,9 0,28 Để tìm tải trọng tính toán, ta tiến hành quy đổi về hợp lực đặt tại tâm móng theo sơ đồ sau N = N1 + N2 Q= Q1+ Q2 M= M1+M2+Qxhđ+N1xL1-N2xL2 Cặp số 1: N I = 574,61+534,35 =1109 T QI = -0,95- 4,39 = -5,34T MI = -7,77-14,87-5,34x1,5-(574,61- 534,35)x1,39 = -86,6 Tm Cặp số 2: N II = 519,01+604,3 = 1123 T QII = 3,83+0,28 = 4,11 T MII = 14,17+6,9+4,11x1,5-(519,01 –604,3)x1,39 = 138,1 Tm So sánh giữa hai cặp trên dễ thấy cặp 2 nguy hiểm hơn nên ta dùng cặp tải trọng này để tính V.3.1. Chọn độ sâu đặt đài và các kích thước cơ bản khác +Xét đến ảnh hưởng của mặt bằng dự kiến dùng cọc khoan nhồi, đường kính 1200mm, bê tông mác 300, thép đài nhóm AIII + Chiều cao đài sơ bộ xác định hđ = 1,7 m + Chọn chiều sâu đặt đài là -2,3m thấp hơn so cốt tự nhiên. V.3.2. Xác định sức chịu tải của cọc: Như đã tính toán ở trên V.3.3. Xác định kích thước đài móng và số lượng cọc. * Xác định số lượng cọc cần thiết : Xem xét đên yếu tố mặt bằng bố trí móng dự định dùng cọc D1200 + Số lượng cọc sơ bộ: Ta chọn số lượng cọc là 3 và bố trí như hình vẽ Diện tích đế đài thực tế : Fđ = 2,4x9,4 = 22,56 m2 + Trọng lượng của đài và đất trên đài : Nđtt = Fđ.h.gtb = 1,1.22,56.(1,7x1,2+2,5x1,7) = 156 T Þ Lực dọc tính toán tác dụng đến đáy đài : Ntt = N0tt + Nđtt = 1123 + 156 = 1279 T *Kiểm tra điều kiện móng cọc đài thấp Độ sâu đặt đài phải đạt điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp : h ³ 0,7hmin Trong đó : h- độ sâu của đáy đài. Đã chọn h = 2,7m => thoả mãn. V.3.4. Kiểm tra sức chịu tải cọc. Công thức: P=== Trọng lượng cọc : Gcọc = 1,1.2,5.3.14*1,22.39/4 = 121 T Kiểm tra tải trọng ở mũi cọc : P max +Gc = 445 +121=566 T <[P] =574 T Vì Pmin= 407 T > 0 nên không phải kiểm tra cọc chịu nhổ. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực. V.3.5.Tính lún của móng * Sơ đồ tính: Tính như móng nông với khối móng qui ước được xác định như hình vẽ + Góc mở a = jtb/4 jtb = 0 Þ a = 23,4/4 = 5,8 ° + Diện tích đế móng qui ước: A = a + 2.L.tg(a) = 2,4 + 2.39.tg(5,8°) = 10,32 m B = b + 2.L.tg(a) = 8,4 + 2.39.tg(5,8°) = 16,32 m + Trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất gtb = T/m3) + ứng suất gây lún: Pgl = + (gm - gtb)hm -g1.hmđ = + (2-1,89)x40,5 – 1,7x2,7 = 7,89 T/m2 + Phương pháp dự báo lún: Do lớp đất dưới mũi cọc là lớp đất tốt nên dùng phương pháp nền biến dạng tuyến tính là thích hợp .Vậy độ lún: S = Pgl.b.w.(1-m2)/E Þ S = =0,018m=1,8 cm < = 8cm V.3.6. KIỂM TRA ĐỘ BỀN ĐÀI * Kiểm tra cột chọc thủng đài Tháp đâm thủng như hình vẽ Công thức tính toán đâm thủng lấy theo CT - (5.47) sách Kết cấu BTCT : P Trong đó : P - lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng . bc, hc - kích thước tiết diện cột bc= 80cm, hc =50 cm ho - chiều cao hữu ích của đài ho =150 cm c1, c2 - khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng . C1 =39 cm; C2 =95 cm Rk -cường độ tính toán chịu kéo của bêtông Rk = 10 Kg/cm2 =100 T/m2 a1, a2 - hệ số được tính theo công thức : Vì c1 = 2,8 VT= 426 +445 = 871 T VP= = 1228 T VT < VP : Điều kiện chọc thủng của cột được thoả mãn. Với cột còn lại trong đài cũng tương tự *Kiểm tra bền theo tiết diện nghiêng P £ b.b.h0.Rk P :tổng phản lực tại các đỉnh cọc nằm giữa mặt phẳng cắt qua mép cọc và mép đài gần nhất P = 445 T b = 0,7. c: khoảng cách từ mép cột đến mép hàng cọc đang xét c =121 cm b = 0,7. = 1,77 VP = 1,77.2,4.1,5.100 = 639 T Kiểm tra : P =445 T< VP do vậy đài đảm bảo không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. V.3.7. Tính toán cốt thép * Cốt thép đài phía dưới theo phương chịu lực Coi đài cọc đựoc ngàm ở chân cột Tại tiết diện 1-1 M = Pmax..r = 445.1,81 = 805 Tm Fa1 = = 165,7cm2 Chọn 17 F32 có Fa = 173,06 cm2 , a = 100 * Cốt thép đài cọc theo phương vuông góc với phương chịu lực Chọn thép 44 F20 , a = 200 * Tính toán thép phía trên đài Sơ đồ tính : Dầm đơn giản chịu lực tập trung ở các vị trí cọc, gối tựa là cột BIỂU ĐỒ MÔ MEN : Nhận xét : ở giữa dầm không có mô men đổi dấu, do đó thép phía trên đài chỉ cần đặt theo cấu tạo. V.4. THIẾT KẾ CÁC ĐÀI CỌC KHÁC VÀ HỆ GIẰNG ĐÀI: Tính toán các đài cọc khác cũng được tiến hành trên nguyên tắc tương tự Hệ giằng đài cọc có tác dụng truyền lực ngang từ đài cọc này sang đài cọc khác, góp phần điều chỉnh lún lệch giữa các đài cạnh nhau, chịu một phần mô men từ cột truyền xuống, điều chỉnh những sai lệch do thi công cọc, tăng cường khả năng chống chọc thủng của đài… Cao trình mặt trên của giằng được chọn bằng cao trình mặt trên của đài, là -1,2m. Hệ giằng được bố trí hai phương, được cấu tạo như cấu kiện chịu uốn có cốt thép phía trên và phía dưới giống nhau. Tiết diện giằng móng: chọn thống nhất cho toàn bộ móng : 600x1200 Bố trí mặt bằng móng và cấu tạo chi tiết móng xem bản vẽ. PHẦN 3 THI CÔNG 45% GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN HỒNG MINH SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN MẠNH TUẤN MSSV : 509.48 LỚP : 48XD4 THUYẾT MINH PHẦN THI CÔNG NHIỆM VỤ Lập biện pháp kỹ thuật thi công phần ngầm. a) Cọc khoan nhồi b) Đào đất c) Đổ Bêtông đài giằng Lập biện pháp kỹ thuật thi công phần thân. Thiết kế tiến độ . Thiết kế tổng mặt bằng. An toàn lao động và vệ sinh môi trường . CÁC BẢN VẼ KÈM THEO: TC 01 – Thi công cọc khoan nhồi . TC 02 – Thi công đài móng, giằng móng . TC 03 – Thi công phần thân: mặt bằng thi công. TC 04 – Thi công phần thân: ván khuôn thang bộ +thang máy. TC 05 – Tiến độ thi công. TC 06 – Tổng mặt bằng thi công. CHƯƠNG I THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG PHẦN NGẦM Nội dung của công tác thi công phần ngầm gồm: - Thi công cọc khoan nhồi - Thi công đất (đào đất và lấp đất hố móng) - Thi công đài giằng và các bể ngầm I - THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI I,1 –Lập biện pháp thi công cọc khoan nhồi I,1,1. Đánh giá sơ bộ công tác thi công cọc khoan nhồi: Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển các công trình xây dựng có quy mô lớn, móng cọc và đặc biệt là móng cọc khoan nhồi ngày càng được dùng nhiều cho các công trình công nghiệp và nhà cao tầng. Mặt khác, hầu hết các công trình xây dựng lớn đều nằm trong thành phố và các vùng cận đô, bên cạnh các công trình có sẵn., yêu cầu thi công phải êm dịu, không gây ồn,rung động ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Việc ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi đã đáp ứng thấu đáo các yêu cầu trên. Cọc có thể cắm sâu xuống 40 – 50 m. Sức chịu tải lên tới hàng trăm tấn, đường kính cọc từ 0,6 – 1,5 m. Việc thi công cọc khoan nhồi có nhiều nét tương đồng với cấu kiện BTCT.Trong quá trình thi công có thể kiểm tra lại điều kiện địa chất, dễ dàng thay đổi các thông số của cọc như chiều sâu, đường kính để đáp ứng yêu cầu cần thiết của địa chất công trình, tận dụng hết khả năng chịu lực của móng. Công nghệ thi công đòi hỏi không có một sơ xuất nhỏ nào của dây truyền thi công. Chính vì vậy khi thi công cọc khoan nhồi cần phải có sự giám sát chặt chẽ của các kỹ sư có kinh nghiệm. I,1,2. Lựa chọn biện pháp thi công cọc khoan nhồi Hiện nay, có rất nhiều phương pháp thi công cọc khoan nhồi, tuỳ thuộc vào năng lực của đơn vị thi công, điều kiện địa chất thuỷ văn cũng như mặt bằng thi công công trình. Để lựa chọn được một phương án thi công cọc khoan nhồi phù hợp, ta cần xem xét các vấn đề sau: - Phương pháp thi công cọc - Biện pháp khoan tạo lỗ - Biện pháp giữa thành hố khoan - Biện pháp đổ bê tông a. Phương pháp thi công cọc -Vì cao trình đầu cọc khong sâu lắm nên ta thi công cọc từ cao trình đất tự nhiên sau đó tiến hành đào đất, phương pháp này có chiều sâu lỗ khoan lớn hơn tuy nhiên dễ dàng hơn trong quá trình thi công cọc b. Biện pháp khoan tạo lỗ Để tạo lỗ khoan, hiện nay có ba phương pháp chính: - Khoan guồng xoắn có tốc độ khoan nhanh, lưỡi cắt gọn nhưng không nhấc được mùn khoan. Do đó, phương pháp này chỉ áp dụng cho đất dính, độ cứng không lớn. - Khoan nghiền: máy khoan gồm hai bánh răng quay ngược chiều nhau để nghiền đất, sau đó nước được bơm vào để tạo thành bùn và vận chuyển lên mặt đất. Phương pháp này có ưu điểm là trong quá trình khoan không cần nhấc mũi khoan lên, thường áp dụng cho đất cứng. - Khoan gầu đào: cắt được đất bùn chảy, ngoài ra còn có thể dùng để vét đáy hố trước khi khoan. Hình vẽ bên trình bày cấu tạo của gầu đào. Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, lựa chọn phương án tạo lỗ bằng khoan gầu đào. c. Biện pháp giữ thành hố khoan Có hai biện pháp chính để giữ thành hố khoan: - Dùng ống vách (bề dày 15 – 20mm với ống bằng thép; 14 – 20cm với ống bằng bê tông). Phương pháp này có chất lượng cao tuy nhiên phải sử dụng thêm nhiều máy móc trong thi công, giá thành cao nên chỉ phù hợp với các khu vực có nước ngầm hay địa hình nhiều lớp quá nhão. - Phương pháp dùng bùn bentonite phương pháp này chất lượng không cao bằng phương pháp trước tuy nhiên giá thành rẻ và trong các điều kiện địa chất không quá phức tạp vẫn đảm bảo chất lượng của hố khoan. Căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn, lựa chọn phương án dùng dung dịch bùn bentonite để giữa thành hố khoan. d. Biện pháp vận chuyển và đổ bê tông Ta lựa chọn một trong hai phương pháp sau: - Vân chuyển bê tông thương phẩm bằng xe chuyên dụng và đổ bê tông trực tiếp vào hố khoan. - Vận chuyển bê tông thương phẩm bằng xe chuyên dụng và đổ bê tông cọc bằng bơm bê tông. Căn cứ vào mặt bằng công trình, sơ đồ bố trí cọc và điều kiện giao thông trong và ngoài công trường, lựa chọn phương án vận chuyển bê tông thương phẩm và đồ bê tông bằng xe bê tông. Kết luận Từ các phân tích trên cùng với sự ứng dụng thực tế và mức độ có mặt thực tế công nghệ trên thị trường Việt Nam hiện nay ta chọn phương pháp thi công tạo lỗ bằng gầu xoay kết hợp với dung dịch vữa sét Bentonit giữ vách hố khoan là khả thi hơn cả . I,1,3. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI Tuần tự thi công tuân theo các bước sau: + Công tác chuẩn bị + Định vị tim cọc và đài cọc. + Hạ ống vách. + Khoan tạo lỗ. + Vét đáy hố khoan. + Lắp đặt lồng thép. + Lắp đặt ống đổ bê tông. + Thổi rửa hố khoan. + Đổ bê tông. + Rút ống vách. + Kiểm tra chất lượng cọc. QUY TRÌNH THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI I. 2- KỸ THUẬT THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI I. 2,1-Công tác chuẩn bị: I. 2 1.1 Chuẩn bị chung : Để có thể thực hiện việc thi công cọc nhồi đạt kết quả tốt ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh , đảm bảo chất lượng cọc cũng như tiến độ thi công , nhất tiết phải thực hiện công tác chuẩn bị . Công tác chuẩn càng cẩn thận chu đáo thì quá trình thi công càng ít gặp vướng mắc do đó đảm bảo tiến độ . Cần thực hiện nghiêm chỉnh kỹ lưỡng các khâu chuẩn bị sau : Giảm tiếng ồn : do công trình ở xa khu vực dân cư nên yêu cầu chống ồn không cao, tuy nhiên cũng nên tìm cách hạn chế tiếng ồn, đảm bảo vệ sinh môi trường và sức khoẻ người lao động. Cấp điện : Để đảm bảo lượng điện cần thiết cho quá trình thi công thì phải tính toán cận thận , đường điện phải được bố trí sao cho thuận lợi thi công nhất . Đề phòng hiện tượng mất điện điện lưới nhất thiết phải có máy phát điện dự phòng Cấp nước : Thi công cọc khoan nhồi cần một lượng một nước rất lớn , nên phải nhất thiết phải chuẩn bị đậy đủ lượng nước cấp và thiết bị cấp nước , thường thì phải có bể dự trữ nước và giếng khoan để cung cấp đầy đủ lượng nước theo yêu cầu . Thoát nước : Lượng nước thoát ra trong quá trình thi công cọc khoan nhồi thường lẫn trong bùn đất … vì vậy phải qua sử lý thì mới được thải vào hệ thống thoát nước thành phố Xử lý các vật kiến trúc ngầm : I. 2.1.2 Định vị công trình: Đây là một công tác hết sức quan trọng và công trình phải xác định vị trí của các trục, tim của toàn công trường và vị trí chính xác của các giao điểm, của các trục đó trên cơ sở đó và hồ sơ thiết kế ta xác định vị trí tim cốt của từng cọc. *. Trình tự các bước: + Xác định điểm của công trình (thường là góc của công trình) và một tường của công trình. + Xác định góc còn lại của công trình bằng máy (kinh vĩ hoặc thuỷ bình). Đặt vùng tại điểm móc A lấy hướng góc A cố định và mở một góc bằng a. + Ngắm về hướng điểm C, cố định hướng và đo khoảng cách A, theo hướng xác định của máy ta sẽ xác định chính xác điểm C. Đặt máy ở điểm C, ngắm về B cố đinh hướng và mở một góc b, xác định điểm D bằng cách đo chiều dài đoạn CD theo hướng đã định. Cứ tiếp tục như vậy ta sẽ hoàn thành được công tác định vị công trình trên mặt bằng xây dựng. Sai số theo ISO – 7976 – 1: 1989 (E): Đo bằng máy kinh vĩ và thước đo thép, chiều dài cần đo 20 ¸ 30 m là ± 15 mm. I. 2,1.3. Giác móng Tiến hành đồng thời với quá trình định vị công trình, từ điểm C đo về điểm D 6 điểm, mỗi đoạn dày 6,3 m. Từ D đo về E 5 đoạn mỗi đoạn dài 8,4 m. Các đoạn EF, FC cũng làm tương tự. Xác định chính xác giao điểm của các trục. I. 2,1.4. Xác định tim cọc Căn cứ vào các trục đã xác định khi khi giác vuông ta tiến hành định vị các tim cọc bằng phương pháp hình học đơn giản. Đối với các dãy cọc biên dịch chuyển qua lại 2 bên trục định vị một khoảng 1,5 m theo cả hai phương trục. Đối với các trục giữa được chuyển sang hai bên trục định vị của hai phương một đoạn 2,15 m. *Chú ý: Mốc gửi rất có thể bị thất lạc ® nên đánh dấu gửi vào các công trình lân cận nếu có thể. I. 2.1.5. Kiểm tra công tác chuẩn bị Kiểm tra vị trí hố khoan, thiết bị phục vụ thi công, khả năng làm việc của máy móc, hệ thống cung cấp nước, điện, thoát nước, nguyên vật liệu… I.2.2. Thi c«ng cäc nhåi Khi công tác chuẩn bị đã hoàn tất, ta tiến hành thi công cọc khoan nhồi. Trình tự tiến hành như sau: Hạ ống vách. Khoan tạo lỗ. Nạo vét hố khoan. Hạ lồng thép. Hạ ống Tramie. Thổi rửa. Đổ bê tông. Rút ống vách. Kiểm tra chất lượng cọc. Cụ thể như sau: a. Hạ ống vách Casine: * Tác dụng của ống vách: - Định vị và dẫn hướng cho máy khoan - Giữ cho phần vách khoan ở trên không bị sập lụt. - Ngăn không cho lớp đất trên chui vào hố khoan. * Cấu tạo của ống vách: - ống thép dày 15 mm, có đường kính trong 1 m. - Chiều dài ống là 6 m. * Hạ ống vách Casine: Sau khi định xong vị trí của cọc thông qua ống vách, quá trình hạ mang ống vách được thực hiện nhờ thiết bị rung ICE – 416. Khi hạ ống vách đầu tiên, thời gian rung đến độ sâu 5,4 m đầu tiên là 10 phút, quá trình rung sẽ ảnh hưởng đến khu vực lân cận. Để khắc phục hiện tượng trên trước khi hạ ống vách ta dùng máy đào thuỷ lực đào sẵn một hố tại vị trí hạ cọc (Với chiều sâu từ 1m – 3m) với mục đích bóc bỏ lớp đất mặt để giảm thời gian rung. Sau khi thực hiện công đoạn trên thì thời gian rung xuống còn 2 – 3 phút. Sau đó lấp đất trả lại mặt bằng hố khoan. Trong quá trình hạ ống vách, việc kiểm tra độ thẳng đứng của nó được thực hiện liên tục bằng cách điều chỉnh vị trí của búa rung thông qua cẩu, ống vách được cắm xuống độ sâu, đỉnh cách mặt đất 0,6 m. Để giữ cho ống vách không bị tụt suống dưới thì phía trên của ống chống phải hàn thêm các thanh thép hình chữ U và thanh chống xiên được hàn vào thành ống chống . * Rung hạ ống Casine: Từ hai mốc kiểm tra trước chỉnh cho ống Casine vào đúng tim. Thả phanh cho ống vách cắm vào đất sau đó phanh giữ lại. Đặt hai quả rọi vuông góc với nhau, ngắm kiểm tra độ thẳng đứng, cho búa rung ở chế độ nhẹ, thả phanh từ từ cho vách đi xuống, vách có thể bị nghiêng, xê dịch ngang. Dùng cẩu lái cho vách thẳng đứng và đi hết đoạn dẫn hướng 2,5 cm. Lúc này tăng cho máy hoạt đông ở chế độ nhanh, thả chùng cáp để Casine đi xuống với tốc độ lớn nhất. Vách được hạ xuống khi đỉnh cách mặt đất 0,6 m thì dừng lại. Sau khi hạ ống hàn thép chống tụt ống và chống nghiêng theo TCVN – 2737 – 95 thì sai số của hai ống tâm theo hai phương là < 30 mm. Các thông số của máy rung ICE – 416. Chế độ vòng số Tốc độ động cơ (V/P) áp suất hệ kẹp (Bar) áp suất hệ trung (Bar) áp suất hệ bồi (Bar) Lực li tâm Nhẹ 1800 300 100 10 ~ 50 Mạnh 2150 ¸ 2200 300 100 18 ~ 54 Búa rung để hạ ống vách tâm là búa rung thuỷ lực bốn quả lệch tâm, từng cặp hai quả xoay ngược chiều nhau giảm chấn bằng cao su. Búa do hãng ICE chế tạo với các thông số kỹ thuật sau: Máy ICE – 416. Mô men lệch tâm: 23 kg.m. Lực li tâm lớn nhất: 645 KN. Số quả lệch tâm: 4 quả. Tần số rung: 1680 ¸ 800 vòng/phút. Biên độ rung lớn nhất: 13,1 mm. Lực kẹp 1000 KN. Công xuất máy rung: 188 KN. Lưu lượng dầu cực đại: 340 l/phút. áp suất cực đại: 350 Bar. Trọng lượng đoạn đầu rung: 5950 kg. Kích thước phủ bì: Dài: 2310 mm. Rộng: 480 mm. Cao: 2570 mm. Trạm bơm cơ dòng Diesen: 220 KW. Tốc độ: 2200 vòng/phút + Thiết bị cấp nước: Gồm hai máy công suất 5, 5 KW với công 1 m3/phút trong đó chỉ sử dụng một máy, còn máy kia dự phòng. Lượng nước lấy từ nguồn cung cấp nước chung của thành phố. Đường ống dẫn nước đến máy bơm có đường kính f 25, với lượng nước 0,08 m3/phút. Ngoài ra để rửa ống chống và ống dẫn bê tông có đường ống cấp nước đường kính f 25. Xác định dung lượng bể lắng: Để kể đến nhân tố rò rỉ và đủ để lắng đọng thì dung tích phải bằng 1,5 thể tích của hố khoan. + Thiết bị điện: Các thiết bị điện và điện lượng ghi ở bảng sau: Máy hàn điện 2 máy 10 KWA Dùng hàn rồng thép nối thép Máy trộn Bentonit Bơm nước 2 máy 5,5 KW Dùng để cấp nước xử lý bùn, rửa vật liệu Mô tơ điện 1 máy 100 KW Máy nén khí 7m3/phút Dùng thổi rửa Búa rung chấn động 30 KW Dùng đóng ống giữ thành Đèn pha 3 KW Chiếu sáng b. Khoan tạo lỗ + Khoan lòng vách Casinc: Quá trình này thực hiện sau khi đặt ống vách tạm. Khoan đến độ sâu đến độ sâu > 4m thì bắt đầu bơm. Cần khoan có dạng ăng ten có thể kéo đến độ sâu cần thiết. Khoan trong hố với dung dịch Bentonit. Bentonit là loại vữa sét thiên nhiên, khi hoà tan vào nước sẽ tạo ra dung dịch có tính đẳng hướng. Khi một hố đào được đổ đầy dung dịch Bentonit, áp lực của nước ngầm làm cho dung dịch Bentonit có xu hướng rò rỉ ra đất xung quanh, nhưng nhờ có các hạt sét lơ lửng trong đó nên quá trình rò rỉ nhanh chóng dừng lại, hình thành một lớp vách bao quanh hố đào. Dưới áp lực thuỷ tĩnh của Bentonit trong hố khoan mà thành hố được giữ ổn định. Do đó thành hố khoan không bị sụt lở, đảm bảo cho quá trình thi công. Khi khoan qua chiều sâu của vách chống tạm, việc giữ thành hố khoan nhờ vào dung dịch vữa sét Bentonit, phải tuân thủ chặt chẽ kỹ thuật khoan để đảm bảo mức tối thiểu khả năng sập thành vách hố khoan. Quy trình khoan có thể chia thành các thao tác sau: Công tác chuẩn bị: - Đưa máy khoan vào vị trí thi công, điều chỉnh cho máy thăng bằng, thẳng đứng. Trong quá trình thi công có hai máy kinh vĩ để kiểm tra độ thẳng đứng của cần khoan - Kiểm tra lượng dung dịch Bentônite, đường cấp Bentônite, đường thu hồi dung dịch Bentônite, máy bơm bùn, máy lọc, các máy dự phòng và đặt thêm ống bao để tăng cao trình và áp lực của dung dịch Bentônite nếu cần thiết. Công tác khoan : - Công tác khoan được bắt đầu khi đã thực hiện xong các công việc chuẩn bị. Công tác khoan được thực hiện bằng máy khoan xoay. - Dùng thùng khoan để lấy đất trong hố khoan đối với khu vực địa chất không phức tạp. nếu tại vị trí khoan gặp dị vật hoặc khi xuống lớp cuội sỏi thì thay đổi mũi khoan cho phù hợp. - Hạ mũi khoan vào đúng tâm cọc, kiểm tra và cho máy hoạt động. - Đối với đất cát, cát pha tốc độ quay gầu khoan 20 ¸ 30 vòng/phút, đối với đất sét, sét pha: 20 ¸ 22 vòng/ phút. Khi gầu khoan đầy đất, gầu sẽ được kéo lên từ từ với tốc độ 0,3 ¸ 0,5 m/s đảm bảo không gây ra hiệu ứng Pistông làm sập thành hố khoan. Trong quá trình khoan cần theo dõi, điều chỉnh cần khoan luôn ở vị trí thẳng đứng, độ nghiêng của hố khoan không được vượt qúa 1% chiều dài cọc. - Khi khoan quá chiều sâu ống vách, thành hố khoan sẽ do dung dịch Bentônite giữ. Do vậy phải cung cấp đủ dung dịch Bentônite tạo thành áp lực dư giữ thành hố khoan không bị sập, cao trình dung dịch Bentônite phải cao hơn cao trình mực nước ngầm 1 ¸ 1,5 m. - Quá trình khoan được lặp đi lặp lại tới khi đạt chiều sâu thiết kế. Chiều sâu khoan có thể ước tính qua chiều dài cần khoan và mẫu đất khoan lên. Khi đã khoan sâu vào lớp cuội sỏi 2,5 m thì có thể kết thúc việc khoan lỗ. Để xác định chính xác ta dùng quả dọi thép đường kính 5 cm buộc vào đầu thước dây thả xuống đáy để đo chiều sâu hố khoan c) Thổi rửa, nạo vét hố khoan: - Quá trình khoan không thể đưa hết đất ra khỏi lỗ khoan, nhất là khi thay các mũi khoan phá các lớp đất cứng. Do đó, cần thổi rửa hố khoan. - Dùng áp lực máy nén khí thổi mạnh vào đáy hố khoan để đất đá lắng ở đáy trộn đều vào dung dịch Bentonite, kết hợp bơm áp lực dung dịch Bentonite vào đáy lỗ khoan để đẩy dung dịch lấn đất đá ra ngoài. Trong quá trình đó, kiểm tra lượng đất đá trong dung dịch đưa ra cho đến khi đạt hàm lượng yêu cầu thì dừng lại. - Tiến hành kiểm tra lại chiều sâu hố khoan, lượng bùn đất còn đọng lại đáy lỗ trước khi tiến hành bước tiếp theo. - Chú ý: Trong quá trình khoan tạo lỗ, cần ghi chép đầy đủ các số liệu, có thể kèm theo chụp hình các lớp đất, chiều sâu hố khoan... để làm số liệu cho việc kiểm tra, kiểm định, bàn giao cũng như làm cơ sở cho các hồ sơ sau này. *Tiến hành khoan: Khoảng cách giữa hai cọc là > 3d = 3m, khoan trước ba lỗ để kiểm tra. +Yêu cầu đối với hai lỗ khoan cạnh nhau. Hai hố khoan cạnh nhau phải khoan cách nhau 14 ngày và 5d để khỏi ảnh hưởng đến bê tông cọc. *Chọn mũi khoan: Vì tầng dưới cùng là cát hạt thô lẫn cuội sỏi nên ta chọn hai mũi khoan. Dùng mũi khoan ISHIKAWA . *Bentonit: Vữa sét Bentonit phải được cung cấp vào hố khoan liên tục đảm bảo cao hơn mực nước ngầm từ 2m trở lên. Tức là dung dịch vữa sét Bentonit phải cung cấp vào hố khoan thấp nhất là -6m so với cốt thiên nhiên. (MNN có cốt là -8m) *Yêu cầu đối với dung dịch vữa sét Bentonit: Dung trọng: 1,01 – 1,05 (trừ trường hợp có bùn nặng). Độ nhớt lớn nhất trên 35 giây. Không có hàm lượng cát. Độ tách nước nhỏ hơn 30 cm3. Độ dày lớp vách dẻo nhỏ hơn 3mm. Dung dich Bentonit được lấy tên theo đất, đưa về bể chứa thu hồi. Khi đất đầy gàu thì rút cần khoan lên với tốc độ hạn chế 0,5m/giây để tránh hiệu ứng Piton gây sập thành hố. Khi đạt đến độ sâu thiết kế dừng 30 phút, hạ thước dây đo độ sâu hố khoan với mục đích kiểm tra chiều dày lớp mùn khoan dưới đáy hố khoan. *Cấu tạo thước dây: Đầu dây buộc một quả thép nặng 1kg. Dây được làm bằng chất liệu bền nhanh khô ít thấm nước, vạch được chia đến đơn vị cm, đánh dấu rõ ràng. *Hố khoan đạt tiêu chuẩn: Đúng đường kính Đúng chiều sâu thiết kế: Độ nghiêng hố khoan (1%) c. Nạo vét hố khoan: Lớp mùn khoan có khả năng ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cọc. Vì vậy khi kiểm tra độ sâu hố khoan cần xác định chiều sâu lớp mùn khoan cần nạo vét. Dùng gàu hình trụ có chế độ làm việc gần giống như gàu ngoặm máy xúc lắp vào máy khoan để nạo vét. Những công việc tiếp theo của thi công cọc nhồi chỉ được phép tiếp tục khi độ sâu hố khoan đạt đến độ sâu thiết kế. (Đo bằng thước dây) d. Hạ lồng thép: + Gia công cốt thép : Cốt thép được sử dụng đúng chủng loại, mẫu mã quy định trong thiết kế đã được phê duyệt. Cốt thép phải có đủ chứng chỉ của nhà máy sản xuất và kết quả thí nghiệm từ phòng thí nghiệm có tư cách pháp nhân. Cốt thép được cấu tạo thành lồng với 3 lồng có chiều dài 11,7m , 1 lồng có chiều dài 7,9m bao gồm : * Cốt dọc là f22 thép AII * Cốt đai là f10 thép AI . Được buộc với khoảng cách a300 tại đoạn giữa (chiều dài 9,7m ), đoạn nối giữa hai lồng là a100 (chiều dài 0,9m >30d = 0,66m) *Lồng thép được gia cường bằng các đai gia cường f16 và khoảng cách đặt là 2m . Dùng các bánh xe có bán kính 7cm lồng vào thép đai và được cố định di động ngang để đảm bảo khoảng bảo vệ cốt thép là 7cm + Nối từng đoạn lồng thép : Sau khi kiển tra thấy lớp bùn , cát lắng dưới đáy hố khoan không quá 10 cm thì tiến hành hạ, lắp đặt cốt thép. Cốt thép được hạ xuống từng lồng một . Dùng cần trục hạ từng đoạn lồng thép vào hố khoan. Lấy hai thanh thép bắc ngang lên vách Casine để giữ lồng thép. Kiểm tra thấy chưa thẳng có thể kê đệm cho lồng vào vị trí thẳng đứng. Chi tiết định vị (miếng đệm) lồng thép là một thanh thép dẹt có kích thước…với khoảng cách 3m bố trí bốn cái đều trên cùng một mặt cắt. Hạ lồng thép tiếp theo, căn chỉnh cho thẳng và tiến hành nối hai đoạn lồng lại. Nối xong lồng này lại tiếp tục thao tác cũ để nối đoạn lồng khác. +Hạ lồng thép: Lồng thép phải được hạ từ từ, tránh va vào thành gây sụt lở hố khoan. Để lồng thép đặt đúng thiết kế dùng ba thanh f18 (AII) đặt cách đều theo chu vi lồng thép. Đầu dưới hàn vào cốt chủ, đầu trên hàn vào ống vách sau khi đổ bê tông thì cắt. Để tránh hiện tượng đẩy nổi của lồng thép ta đặt ba thanh thép gá hàn vào ống vách. Bảng thống kê vật liệu thép cho một cọc nhồi: TT Tên vật liệu thép Loại thép f Giá trị 1 Cốt dọc AII 22 24 2 Cốt đai AI 10 52 3 Cốt tạo khung AIII Thép bản 5 e. Hạ ống Tremic: ống Tremic có tác dụng thổi rửa hố khoan và đổ bê tông sau này, mỗi đoạn ống dài 3m được nối với nhau bằng các ren vuông. Đáy ống cuối cùng hình vát, đường kính ống là 254mm. Như vậy dùng 15 đoạn ống Tremic cho mỗi đoạn, đoạn trên cùng làm le ra tì vào tấm thép kê bắc ngang qua miệng vách casinc. f. Thổi rửa: Thả ống dẫn khí xuống cách đáy hố khoan từ 1 đến 1,5m thì thổi nén khí vào với áp lực 6 – 8kg/cm2 Bentonit, khí, mùn khoan được đẩy ra ngoài qua một ống f150 dẫn về máy lọc thu hồi Bentonit. Trong quá trình thổi rửa Bentonit phải được cung cấp bảo đảm lượng Bentonit trong hố khoan phải thay đổi. Thời gian thổi rửa từ 20 – 30 phút, có thể nhanh hơn hay kéo dài hơn. Kết thúc thổi rửa khi: + Đạt được độ sâu thiết kế. + Dung dich Brntonit đạt: - Dung trọng 1,2 g/cm3 - Độ nhớt 35 – 90 s - Độ tách nước nhỏ hơn 40 cm3 g. Đổ bê tông - Sau khi thổi rửa hố khoan cần tiến hành đổ bê tông ngay vì để lâu bùn đất sẽ tiếp tục lắng. Bê tông cọc dùng bê tông thương phẩm có độ sụt: 17 ± 2 cm. Đổ bê tông cọc tiến hành như sau: + Đặt một quả cầu xốp (hoặc nút bấc) có đường kính bằng đường kính trong của ống đổ, nút ngay đầu trên của ống đổ để ngăn cách bê tông và dung dịch Bentônite trong ống đổ, sau này nút bấc đó sẽ nổi lên và được thu hồi. + Đổ bê tông vào đầy phễu, cắt sợi giây thép treo nút, bê tông đẩy nút bấc xuống và tràn vào đáy lỗ khoan. + Trong quá trình đổ bê tông ống đổ bê tông được rút dần lên bằng cách cắt dần từng đoạn ống sao cho đảm bảo đầu ống đổ luôn ngập trong bê tông tối thiểu là 2 m. Để tránh hiện tượng tắc ống cho phép nâng lên hạ xuống ống đổ bê tông trong hố khoan nhưng phải đảm bảo đầu ống luôn ngập trong bê tông. + Tốc độ cung cấp bê tông ở phễu cũng phải được giữ điều độ, phù hợp với vận tốc di chuyển trong ống. Không nhanh quá gây tràn ra ngoài, chậm quá cũng gây nhiều hậu quả xấu, dòng bê tông có thể bị gián đoạn. + Khi đổ bê tông vào hố khoan thì dung dịch Bentônite sẽ trào ra lỗ khoan, do đó phải thu hồi Bentônite liên tục sao cho dung dịch không chảy ra quanh chỗ thi công. Tốc độ thu hồi dung dịch cũng phải phù hợp với tốc độ cấp bê tông. Nếu thu hồi chậm quá dung dịch sẽ tràn ra ngoài, Nếu thu hồi nhanh qua thì áp lực giữ thành bị giảm gây ra sập vách hố khoan. - Quá trình đổ bê tông được khống chế trong vòng 4 giờ. Để kết thúc quá trình đổ bê tông cần xác định cao trình cuối cùng của bê tông. Do phần trên của bê tông thường lẫn vào bùn đất nên chất lượng xấu cần đập bỏ sau này cho nên cần xác định cao trình thật của bê tông chất lượng tốt trừ đi khoảng 0,8 - 1 m phía trên. Ngoài ra phải tính toán tới việc khi rút ống vách bê tông sẽ bị tụt xuống do đường kính ống vách to hơn lỗ khoan. Nếu bê tông cọc cuối cùng thấp hơn cao trình thiết kế phải tiến hành nối cọc. Ngược lại, nếu cao hơn quá nhiều dẫn tới đập bỏ nhiều gây tốn kém do đó việc ngừng đổ bê tông do nhà thầu đề xuất và giám sát hiện trường chấp nhận. - Kết thúc đổ bê tông thì ống đổ được rút ra khỏi cọc, các đoạn ống được rửa sạch xếp vào nơi quy định. h. Rút ống vách: - Các giá đỡ, sàn công tác, neo cốt thép vào ống vách được tháo đỡ ống vách được kéo từ từ lên bằng cần cẩu, phải đảm bảo ống vách được kéo thẳng đứng tránh xê dịch tim đầu cọc, gắn thiết bị rung vào thành ống vách để việc rút ống được dễ dàng, không gây thắt cổ chai ở cuối ống vách. - Sau khi rút ống vách, tiến hành lấp cát lên hố khoan, lấp hố thu Bentônite, tạo mặt bằng phẳng, rào chắn bảo vệ cọc. Không được gây rung động trong vùng xung quanh cọc, không khoan cọc khác trong vòng 24 giờ kể từ khi kết thúc đổ bê tông cọc trong phạm vi 5 lần đường kính cọc (4m). I.3. KIỂM TRA CỌC KHOAN NHỒI *Kiểm tra khi thi công : Khi thi công không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cọc sẽ không đạt được khả năng chịu tải như thiết kế . Hiện nay chưa có giải pháp nào khắc phục những khuyết tật của cọc nhồi, hoặc nếu có thì chi phí quá cao . Để tránh hiện tượng này ta phải tuân thủ chặt chẽ các yêu cầu kỹ thuật trong từng công đoạn thi công cọc nhồi . * Kiểm tra đường kính và chiều sâu hố đào : + Đường kính hố đào đo bằng cánh quay 3 cánh + Chiều sâu đo bằng thước dây + Độ nghiêng <1% chiều sâu cọc. * Kiểm tra lồng thép: + Đường kính lồng thép + Chủng loại thép AI , AII , AIII + Số lượng các loại thép + Hàn , buộc lồng thép * Kiểm tra dung dịch Bentonit : + Dung trọng 1,01 -> 1,05 + Độ nhớt > 35s + Không có hàm lượng cát + Độ tách nước 3 cm3 + Độ dày vách dẻo < 3 mm *Kiểm tra bê tông : + Độ sụt 17 ± 1 cm + Thành phần cốt liệu không lớn hơn : 1/4 đường kính ống thép 1/4 khoảng cách các thanh thép 1/2 lớp bảo vệ . *Ngoài những bước kiểm tra nguyên vật liệu ở trên , trong quá trình thao tác các công đoạn thi công cọc nhồi cần chú ý : + Đáy còn bùn lắng đọng + Rút ống nhanh + Độ nghiêng cọc quá mức cho phép + Sàn công tác phải chắc chắn,2 nửa vành khuyên giữ ống vách phải đảm bảo + ống phễu đổ bê tông phải chắc chắn , lòng ống trơn nhẵn , phễu và nút phải đảm bảo chức năng của chúng I.4 - TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI I.4.1. Các thông số của quá trình thi công I.4.1.1. Các thông số về cọc Bảng 1: Phân loại cọc Ký hiệu Đường kính (mm) Cốt mũi cọc (m) Cốt đỉnh cọc (m) Sức chịu tải (Tấn) Số lượng cọc D1200 1200 -41.9 - 1,9 574 26 D1000 1000 -41,9 -1,9 427 43 Tổng 69 Dưới đây, ta sẽ tính các thông số về vật liệu, thời gian thi công và nhân công cho một cọc điển hình là cọc D1000 - Chiều sâu hố khoan: LKhoan = 41,3m - Thể tích đất khoan: V1000=m.V=1,2.41,3.(D2/4)=40,2(m3) - Thể tích bê tông: có kể đến sự gia tăng bêtông do trong quá trình thi công cọc bị phình ra , lượng bê tông này lấy bằng 15% lượng bê tông cọc. V1000= 1,15. p.R2.L = 1,15. 3,1416 .0,52 . 39= 37,50m3 - Khối lượng thép: Tổng khối lượng thép cho một cọc : Vthép = 3,2 Tấn/cọc Các công tác chính để hoàn thành một cọc khoan nhồi , khối lượng, định mức theo định mức dự toán xây dựng cơ bản, số nhân công và máy thi công như sau. Bảng 2: Nhân công và máy thi công cho một cọc khoan nhồi D1000 Tên công tác Đơn vị Khối lượng Định mức Số công Định mức máy Máy thi công Nhân công Khoan tạo lỗ m3 40,2 2,31 101,64 0,028 1,232 10 Bơm dung dịch m3 37,5 0,58 21,112 0,05 1,82 3 Gia công lồng thép Tấn 3,2 10,8 34,56 0,16 0,512 5 Đổ bê tông m3 37,5 1,1 40,04 0,035 1,19 5 Như vậy, để hoàn thành 01 cọc D1000 trong một ngày cần số lượng nhân công và máy thi công chính như sau: - 25 công nhân - 01 máy khoan tạo lỗ - 01 cần cẩu 40Tấn - 01 máy cắt, uốn thép - 02 máy trộn, máy bơm dung dịch betonite I.4.1.2 .Tính thời gian thi công cho 1 cọc: _ Lắp mũi khoan, di chuyển máy: 20 phút. _ Định vị tim cọc : 15 phút _ Thời gian đào mồi và thời gian hạ ống vách đồng thời căn chỉnh ống vách 30 phút _ Sau khi hạ ống vách, ta tiếp tục khoan sâu xuống 41,3 m kể từ mặt đất tự nhiên. +năng suất của máy khoan là:15m3/h +khối lượng lỗ khoan cho cọc 1000: 40,2m3 Do đó thời gian cần thiết : 41,47/15=2,765h=170phút. _Kiểm tra cao độ đáy: 10 phút _ Chờ lắng : 45 phút -thời gian làm sạch hố khoan lần 1: 15 phút. -thời gian hạ lống cốt thép : 60 phút. -Thời gian lắp ống dẫn: (45-60) phút. -Thời gian thổi rửa lần 2: 30 phút. _Kiểm tra cao độ đáy: 15 phút -Thời gian đổ bêtông cọc 1000: 36,40 / 0,6=60 phút. Ngoài ra đang còn thời gian chuẩn bị, kiểm tra, cắt ống dẫn, do vậy lấy thời gian đổ BT là 120 phút. Thời gian rút ống vách: 20 phút. _Lấp cát hố cọc : 20 phút Vậy thời gian để thi công 1 cọc: T= 20+35+170+15+120+45+30+120+20=575 phút=9,75giờ Mỗi ngày máy khoan khoan được 1 cọc , có hai máy khoan vậy mỗi ngày khoan được 2 cọc . Có 69 cọc ,trừ hai cọc thi công trước làm thí nghiệm, vậy làm trong 38 ngày kể cả số ngày gián đoạn kỹ thuật. I.4.2. CHỌN MÁY THI CÔNG I.4.2.1 Chọn máy khoan Các thiết bị thi công sử dụng trong quá trình thi công cọc khoan nhồi gồm: máy khoan, cần trục, máy uốn thép, máy cắt thép, máy hàn, máy bơm… trong đó máy khoan là thiết bị chính. để phục vụ quá trình thi công cọc, ta chọn hai máy khoan hiệu KH100(Hitachi) với các thông số như sau: - Chiều dài giá khoan (m) : 19 - Đường kính lỗ khoan (mm): 600 - 1500 - Chiều sâu khoan (m) : 40-45m - Tốc độ quay của máy (vòng/phút) : 24 - 12 - Mômen quay (kN.m) : 40 - 51 -Trọng lượng máy (Tấn) : 36,8T - áp lực lên đất (MPa) :0,077 Tấn Vậy, với thông số như trên hai máy khoan đáp ứng được yêu cầu của lỗ khoan. I.4.2.2. Chọn ôtô vận chuyển: Khối lượng bêtông 1 cọc:V=37,5m3, do đó ta chọn ôtô vận chuyển mã hiệu: SB 92B có các thông số kỹ thuật sau: Đặc trưng SB-92B -Dung tích thùng trộn -ôtô cơ sở -Dung tích thùng nước -công suất động cơ -Tốc độ quay thùng trộn -độ cao đổ vật liệu vào -Thời gian đổ bêtông ra -Trọng lượng xe (có bêtông) -Vận tốc trung bình 6m3 KAMAZ-5511 0,75m3 40KW (9-14,5) phút 3,5m 10 phút 21,85 tấn 30 Km/h Tốc độ đổ bêtông: 0,6m3/phút Do đó thời gian để đổ xong bêtông 1 xe : t=6/0,6=10 phút. Vậy để đảm bảo đổ bêtông liên tục, ta dùng 6 xe đi cách nhau 5-10 phút. I.4.2.3. Chọn máy xúc đất: để xúc đất đổ lên thùng xe vận chuyển đất khi khoan lỗ cọc, ta dùng máy xúc gầu nghịch dẫn động thuỷ lực loại: EO-3322B1, có các thông số kỹ thuật sau: Đặc trưng EO-3322B1 -dung tích gầu -Bán kính làm việc -Chiều cao nâng gầu -Chiều sâu hố đào -Trọng lượng máy -Chiều rộng -Chiều cao máy 0,5m3 Rmax=7,5m Hmax=4,8m Hmax1=4,2m 14,5T 2,7m 3,84m I.4.2.4. Chọn xe ô tô chuyển đất: Một ngày (1 ca), khối lượng đất cần chuyển đi là 2.40,2 = 80,4 m3 . - Chọn xe IFA có ben tự đổ có Vận tốc trung bình vTB = 30 km/h Thể tích thùng chứa V = 6 m3 Ta có tổng số chuyến xe 1 ca là = 16,7 chuyến + Thời gian vận chuyển một chuyến xe t = tb + tđi + tđổ + tvề - tb: Thời gian đổ đất lên xe tb = 15' - t đi: Thời gian vận chuyển đi tới nơi đổ, quãng đường 15 km, với Vđi = 30 km/h. tđi = = 30’ - tđổ: Thời gian đổ và quay tđổ = 5’ - tvề : Thời gian về bằng thời gian đi Vậy t = 15’ + 30’ + 5’ + 30’ =80’ + Một ca, mỗi xe chạy được: = = 5,1 lấy tròn = 5 chuyến + Số xe cần dùng: n = lấy tròn = 4 xe Chọn 4 xe IFA V = 6 m3. Ngoài ra còn chọn một số loại thiết bị khác: + Bể chứa vữa sét : 30 m3. + Bể nước : 30 m3. + Máy nén khí. + Máy trộn dung dịch Bentônite. + Máy bơm hút dung dịch Bentônite. + Máy bơm hút cặn lắng. Thời gian để thi công xong 1 cọc : 1 ngày. Tổng hợp thiết bị thi công. Máy khoan đất : HITACHI_KH 100. Cần cẩu : MKG-10 Máy ép rung ICE – 416 Gầu khoan : f1200,1000. Gầu làm sạch : f1200,1000. ống vách : Bể chứa dung dịch bentonite : 40 m3. Bể chứa nước : 30 m3. Máy ủi. Máy nén khí. Máy trộn dung dịch bentonite. Máy bơm hút dung dịch bentonite. ống đổ bê tông. Máy hàn. Máy kinh vĩ. Máy thuỷ bình. Thước đo sâu > 50m. I.4. 3. MẶT BẰNG THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI : Vấn để đặt ra là không thể thi công thi công tất cả các cọc trong một đài cùng một lúc hoặc nối liền nhau vì những lý do sau : Không đủ mặt bằng thi công (máy móc quá nhiều , nhân công đông , không an toàn ) Vì lý do kỹ thuật : Cọc sau khi đổ bê tông song cần tránh những chấn động làm ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông , thời gian cần tránh những chấn động là ít nhất từ 6-7 ngày , Khoảng cách thi công giữa các cọc liền kề nhau không được bé hơn 5d = 5m Vì vậy cần thiết lập một thứ tự thi công cọc để đảm bảo những yêu cầu trên . Do thời gian thi công một cọc là 1 ngày với tổng số 69 cọc . Nếu dùng một máy thì cần đến hơn hai tháng , như vậy là quá lâu . Do đó quyết định dùng hai máy khoan thi công song song . :Mặt bằng thể hiện thứ tự thi công được thể hiện trên bản vẽ TC – 01 II. THI CÔNG ĐẤT II.1 . LẬP PHƯƠNG ÁN ĐÀO ĐẤT - Thi công cọc nhồi trước rồi sau đó mới đào đất làm móng cho công trình. Sau khi đổ bêtông cọc nhồi xong, lấp cát lên lỗ cọc phía trên còn trống để phương tiện có thể đi lại trên đó được. Khi đào theo phương án này thì việc vận chuyển đất và quá trình thi công cọc khoan nhồi được thuận tiện hơn, đồng thời công tác thoát nước thải, nước mưa được dễ dàng hơn, việc di chuyển thiết bị thi công cọc nhồi được thuận tiện như vậy năng suất khoan lỗ và đổ bê tông cọc cao. - Phương án đào đất được lập ra dựa trên tiêu chí thuận tiện và kinh tế nhất cho quá trình thi công. Có các phương án đào thông thường là : đào thành hố, đào thành băng đào thành “ao” Đào kết hợp : gồm hai hoặc nhiều phương án trên kết hợp - Xem xét mặt bằng công trình, khoảng cách giữa các móng có những chỗ gần, chỗ xa. Qua tính toán sơ bộ,ta chọn phương án đào thành “ao” đến cốt đáy giằng, đào thành hố hoặc băng đến cốt đáy đài.Với phương án này tuy khối lượng đất đào đắp có lớn hơn tuy nhiên có thể phát huy hết công suất máy đào , phương án di chuyển máy đơn giản, dễ thiết kế hố đào, thuận tiện cho quá trình thi công đài giằng.(vận chuyển,đặt thép,lắp ván khuôn...) - Do độ sâu đào móng không lớn ( Hđ =1,8 - 2,3 ) nên ta chọn máy đào gầu nghịch.Dựa vào mặt bằng móng ta c