Thuyết minh đồ án tốt nghiệp k46 nhà ở và văn phòng cho thuê

LỜI NÓI ĐẦU Xây dựng cơ bản giữ một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.Vai trò và ý nghĩa của xây dựng cơ bản có thể thấy rõ từ sự phân tích phần đóng góp của quá trình này trong quá trình tái sản xuất tài sản cố định cho nền kinh tế quốc dân, từ ý nghĩa của công trình được xây dựng nên và từ lượng vốn to lớn được sử dụng trong xây dựng. Cụ thể hơn, xây dựng cơ bản là một trong những lĩnh vực sản xuất vật chất lớn nhất của nền kinh tế quốc dân. Cùng với ngành sản xuất vật chất khác, trước hết là ngành chế tạo máy và ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, nhiệm vụ của ngành xây dựng là trực tiếp thực hiện và hoàn thiện khâu cuối cùng của quá trình hình thành tài sản cố định (thể hiện ở những công trình, nhà xưởng, bao gồm cả thiết bị, công nghệ được lắp đặt kèm theo) cho toàn bộ các lĩnh vực sản xuất của nèn kinh tế quốc dân và các lĩnh vực phi sản xuất khác. ở đây, nhiệm vụ chủ yếu của các đơn vị xây dựng là kiến tạo các công trình tức là chế tạo nên các kết cấu công trình để làm vật bao che nâng đỡ, lắp đặt máy móc cần thiết vào công trình để đưa chúng vào sử dụng. Thống kê cho thấy chi phí cho công tác lắp đặt thể hiện phần tham gia của ngành công nghiệp xây dựng trong việc tạo ra tài sản cố định chiếm từ 40%-60% (cho công trình sản xuất) và 75%-90% cho công trình phi sản xuất. Phần giá trị thiết bị máy móc lắp đặt vào công trình thể hiện phần tham gia của ngành chế tạo máy ở đây chiếm từ 30%-52% (cho công trình sản xuất ) và 0%- 15% (cho công trình phi sản xuất). Ta thấy giá trị thiết bị máy móc chiếm một phần khá lớn giá trị công trình xây dựng nhưng máy móc chưa qua bàn tay của người làm công tác xây dựng để lắp đặt vào công trình thì chúng chưa thể sinh lợi cho nền kinh tế quốc dân. Xây dựng cơ bản có ý nghĩa rất to lớn về mặt kỹ thuật, kinh tế, chính trị, xã hội, nghệ thuật. Về mặt kỹ thuật, các công trình sản xuất được xây dựng nên là thể hiện cụ thể của đường lối khoa học, kỹ thuật của đất nước, là kết tinh của tất cả các thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được ở chu kỳ trước và sẽ góp phần mở ra một chu kỳ phát triển mới của khoa học và kỹ thuật ở giai đoạn tiếp theo. Về mặt kinh tế, các công trình được xây dựng nên là thể hiện cụ thể của đường lối phát triẻn của ngành kinh tế quốc dân, góp phần tăng cường cơ sở vật chất, kỹ thuật cho đất nước, làm thay đổi cơ cấu nền kinh tế quốc dân, đẩy mạnh tốc độ và nhịp điệu tăng năng suất lao động xã hội và phát triển nền kinh tế quốc dân. Về mặt chính trị, xã hội, các công trình được xây dựng nên góp phần mở rộng các vùng công nghiệp, phát triển kinh tế, xã hội của vùng, góp phần giữ vững ổn định chính trị, xã hội. Về mặt văn hoá và nghệ thuật, các công trình được xây dựng nên , ngoài việc góp phần mở mang đời sống cho nhân dân còn tạo ra những sản phẩm nghệ thuật hoành tráng. Không chỉ vậy, công trình xây dựng còn thể hiện bản sắc văn hoá của một đất nước. Về mặt quốc phòng, các công trình xây dựng ngoài việc tăng cường tiềm lực quốc phòng của đất nước, mặt khác nhiều công trình khi xây dựng phải tính toán tới yếu tố quốc phòng. Theo các con số của nhiều nước,phần sản phẩm của ngành công nghiệp xây dựng thường chiếm 11% tổng sản phẩm xã hội, lực lượng lao động chiếm 14% lực lượng lao động của khu vực sản xuất vật chất. Giá trị tài sản cố định sản xuất của ngành công nghiệp xây dựng kể cả ngành khác có liên quan đến việc phục vụ cho ngành xây dựng cơ bản như vật liệu xây dựng, chế tạo máy chiếm khoảng 20% tài sản cố định của toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn hoàn thành xây dựng cơ bản, nhiều công trình tầm cỡ khu vực đã được xây dựng, các chung cư cao tầng ngày càng được xây dựng nhiều hơn, các công trình công cộng lớn đã và đang được xây dựng như : TT Hội Nghị Quốc Gia, Sân vận động Mỹ Đình …. Trong bối cảnh đó việc đào tạo cán bộ kỹ thuật ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp trở nên cấp bách.Nhận thức được điều đó bản thân em đã tập trung vào học tập và nghiên cứu chuyên ngành XDDD & CN tại khoa xây dựng trường Đại Học Xây Dựng.Sau một thời gian học tập em đã tiếp thu được những kiến thức quý báu.Kết quả học tập này phần nào phản ánh trong đồ án tốt nghiệp mà em xin được trình bày sau đây. Em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo của trường ĐH Xây Dựng đã nhiệt tình giúp đỡ , giảng dạy em trong suốt quá trình học tập tại trưòng. Em xin vô cùng cảm ơn các thầy cô trong bộ môn : Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Công trình BTCT, Công trình Thép – gỗ, Công nghệ và tổ chức thi công. Đặc biệt , thầy giáo Hoàng Văn Quang, cô giáo Nguyễn Thị Việt đã trực tiếp hướng dẫn và cho em những ý kiến chỉ đạo sâu sắc để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2007 Sinh viên: Lò Trung Thành PHẦN I - KIẾN TRÚC (10%) Nhiệm vụ thiết kế: Chương I: Tổng quan về công trình. Chương II: Các giải pháp thiết kế kiến trúc công trình. ------------------------------ Các bản vẽ kèm theo: - 02 bản vẽ thể hiện các mặt bằng điển hình của công trình. - 01 bản vẽ thể hiện các mặt đứng của công trình. - 01 bản vẽ thể hiện các mặt cắt của công trình. GVHD: HÀ HUY LIỆU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH Những năm gần đây, Việt Nam đã đẩy mạnh quan hệ ngoại giao với nhiều quốc gia và xây dựng nền kinh tế thị trường, nhờ đó mà nền kinh tế đã có những thành quả vượt bậc, việc thực hiện nhiều chính sách ưu đãi đã thu hút vốn đầu tư nước ngoài, cũng như khách du lịch các nước đến Việt Nam. Trong điều kiện đó, ngày càng có nhiều các công ty, tổ chức kinh tế trong và ngoài nước đầu tư vào thị trường Việt Nam. Nhu cầu thuê văn phòng, trụ sở làm việc và khách sạn theo đó cũng không ngừng tăng lên. Nhận thấy khoản lợi nhuận không nhỏ từ việc kinh doanh cao ốc văn phòng và khách sạn cho thuê, nhiều cá nhân, tổ chức trong và ngoài nước đã xin giấy phép xây dựng, chủ động đầu tư vốn vào lĩnh vực này, trong đó có Công ty TNHH Tân Long với dự án công trình: Khu Nhà ở và Văn phòng cho thuê nằm ở khu đô thị mới mỹ đình. Trong một vài năm trở lại đây ở nước ta, mô hình nhà cao tầng đã trở thành xu thế cho ngành xây dựng. Nhà nước muốn hoạch định thành phố với những công trình cao tầng, trước hết bởi nhu cầu xây dựng, sau là để khẳng định tầm vóc của đất nước trong thời kỳ CNH – HĐH. Nằm trong chiến lược phát triển chung đó, công trình Khu Nhà ở & Văn phòng cho thuê nằm ở khu đô thị mới Mỹ Đình nhằm phục vụ tốt hơn nhu cầu sử dụng và mặt khác tạo vẻ đẹp mỹ quan cho thành phố. Với chiều cao khá lớn 39,5m, mặt bàng 26m x 39,4m – công trình là một điển hình cho kết cấu nhà cao tầng. Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp, em cũng xin được mạnh dạn xem xét công trình dưới quan điểm của một kỹ sư xây dựng, phối hợp với kiến trúc, đưa ra giải pháp kết cấu, cũng như các biện pháp thi công khả thi cho công trình. Tiêu chuẩn thiết kế công trình phù hợp với công năng của công trình. Các tiêu chuẩn áp dụng ở đây bao gồm: Kết cấu móng TCVN 205 – 1998 Kết cấu khung TCXD 198 – 1997 TCBS của Anh có cải tiến ( GS Nguyễn Đình Cống ) Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc sử dụng các hệ số công năng tốt nhất để thiết kế về các mặt diện tích phòng, chiếu sáng, giao thông, cứu hoả, thoát nạn. Công trình xây dựng lên góp phần cải tạo bộ mặt thủ đô, góp phần xây dựng thủ đô hiện đại hơn xứng đáng là thủ đô trái tim cả nước. Đồng thời góp phần tăng nhanh quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, phù hợp mục tiêu của Đảng và Nhà nước đã đề ra. CHƯƠNG II: CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1. Giải pháp kiến trúc mặt bằng + Tầng hầm: Bao gồm gara để xe , phòng kỹ thuật, phòng bơm nước, bể nước ngầm... Tất cả được bao bọc xung quanh bởi hệ thống vách tầng hầm, đảm bảo tốt khả năng chống ẩm cho công trình . + Tầng một: Được bố trí chủ yếu cho các loại hình dịch vụ , cửa hàng , khu vệ sinh công cộng, kho hàng, phòng chứa rác...,sảnh lớn. + Tầng 2 à tầng 6: Với công năng chính là đặt trụ sở cty và làm Văn phòng cho thuê. + Tầng 7 à tầng 11: Với công năng chính là là các căn hộ chất lượng cao. + Tầng mái: 2. Các giải pháp cấu tạo và mặt cắt Bước cột rộng 7,8m tạo điều kiện thuận lợi cho khu vực diện tích văn phòng, phòng ở, một số thiết bị kỹ thuật như hệ thống điều hoà không khí, đường điện sẽ được lắp đặt phía trên trần giả. Mặt sàn được lát gạch granit, khu vực sảnh tầng, nơi chờ thang máy được trải thảm. Toàn bộ tường và sàn đều được sơn chống thấm. Khu vực tầng hầm ngoài chức năng để xe còn là nơi chứa toàn bộ máy móc kỹ thuật của công trình như máy phát điện, máy biến áp, tổng đài điện thoại, hệ thống xử lý nước và hệ thống điều hoà nhiệt độ trung tâm ...Các thiết bị kỹ thuật không đặt trên mái để đảm bảo mỹ quan. Xung quanh công trình được bố trí hệ thống rãnh thoát nước rộng 450, sâu 300, láng vữa xi măng mác 100 dày 30mm, để thoát nước bề mặt và được nối trực tiếp với hệ thống thoát nước thành phố. Lối vào toà nhà qua cửa chính rộng 7,1m,với loại cửa kính đẩy tạo sự thuận tiện khi ra vào toà nhà. 3. Giải pháp kiến trúc mặt đứng Chiều cao các tầng được thiết kế: Tầng hầm có chiều cao 3,3 m. Tầng 1 có chiều cao 3,00 m. Các tầng còn lại cao 3,2 m. Nhờ sự đơn giản về hình khối mà công trình đã gây một sự tương phản mạnh mẽ với khung cảnh thiên nhiên xung quanh, mà vẫn uy nghi sang trọng hiện đại. Các cửa sổ làn bằng kính được bố trí xen kẽ, hài hoà làm cho kiến trúc mặt đứng trở lên linh hoạt, và đủ lớn để để đảm bảo ánh sáng bên trong các tầng. Mặt đứng của toà nhà có kiến trúc hài hoà với cảnh quan, hệ thống cửa trang trí mặt ngoài sử dụng khung nhôm kính chuyên dùng trong thiết kế nhà cao tầng để trang trí. Vật liệu trang trí mặt ngoài còn sử dụng vệt liệu sơn nhiệt đới trang trí cho công trình, để tạo cho cônh trình đẹp hơn và phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta. 4. Hệ thống giao thông a. Giao thông phương đứng : Hệ thống cầu thang được bố trí tại trung tâm toà nhà, kết hợp với lõi vách cứng chịu tải trọng ngang của công trình, bao gồm 3 thang máy, 1 hộp kĩ thuật và 2 thang bộ. Như vậy việc đi lại theo phương đứng sẽ được dễ dàng đảm bảo được tốt cả hai chức năng của công trình. 01 thang bộ được bố trí sát bên cạnh thang máy, 01 thang máy được bố trí ở phía đầu hành lang đảm bảo yêu cầu thoát người trong trường hợp khẩn cấp. b. Giao thông phương ngang : Giao thông chủ yếu là các hành lang và sảnh lớn bố trí quanh cầu thang phục vụ đi lại giữa các căn hộ trong một tầng. Với ưu điểm này hệ thống giao thông hoàn toàn phù hợp với công năng công trình 5. Thông gió và chiếu sáng. Kết hợp giữa tự nhiên và nhân tạo là phương châm thiết kế cho toà nhà. - Thông gió nhân tạo bằng hệ thống điều hoà trung tâm cung cấp đến các phòng bằng hệ thống đường ống. - Thông gió tự nhiên thoả mãn do tất cả các phòng đều tiếp xúc với không gian tự nhiên đồng thời hướng của công trình phù hợp hướng gió chủ đạo Chiếu sáng công trình bằng nguồn điện thành phố và nguồn dự trữ bằng máy phát. 6. Hệ thống cấp thoát nước. Công trình là Trụ sở làm việc,Văn phòng và Nhà ở cho thuê nên việc cung cấp nước chủ yếu phục vụ cho khu vệ sinh. Nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố. Công tác dự trữ nước sử dụng bằng bể ngầm sau đó bơm nước lên bể dự trữ trên mái Hệ thống thoát nước thu trực tiếp từ các phòng WC xuống bể phốt sau đó thải ra hệ thống thoát nước chung của thành phố thông qua hệ thống ống cứng. 7. Hệ thống phòng hoả Công trình trang bị hệ thống phòng hoả hiện đại. Tại vị trí hai cầu thang bố trí hai hệ thống ống cấp nước cứu hoả D =110 Hệ thống phòng cháy chữa cháy được thiết kế đúng với các quy định. Các chuông báo động và thiết bị như bình cứu hoả được bố trí ở hành lang và cầu thang bộ và cầu thang máy.Các thiết bị hiện đại được lắp đặt đúng với quy định hiện thời về phòng cháy chữa cháy. Hệ thống giao thông được thiết kế đúng theo yêu cầu phòng, chữa cháy. PHẦN II - KẾT CẤU (45%) Nhiệm vụ thiết kế: Chương I: Lựa chọn giải pháp về kết cấu. Chương II: Sơ bộ xác định tiết diện và tính toán tải trọng. Chương III: Tính toán nội lực và tổ hợp nội lực. Chương IV: Tính toán sàn tầng 5. Chương V: Tính toán cầu thang bộ. Chương VI: Tính toán khung trục 5. Chương VI: Tính toán móng khung trục 5 ------------------------------ Các bản vẽ kèm theo: - 01 bản vẽ thể hiện mặt bằng kết cấu tầng 5 và bố trí thép sàn tầng 5 KC01. - 01 bản vẽ thể hiện kết cấu một cầu thang bộ và bố trí thép KC02. - 02 bản vẽ thể hiện bố trí thép khung trục 5 KC03& KC04. - 01 bản vẽ thể hiện kết cấu móng khung trục 5 của công trình KC05. GVHD:HÀ HUY LIỆU CHƯƠNG I: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình 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/ Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng: 1. Tải trọng ngang. Trong kết cấu thấp tầng tải trọng ngang sinh ra là rất nhỏ theo sự tăng lên của độ cao. Còn trong kết cấu cao tầng, nội lực, chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lên rất nhanh theo độ cao. áp lực gió, động đất là các nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. Nếu công trình xem như một thanh công xôn, ngàm tại mặt đất thì lực dọc tỷ lệ với chiều cao, mô men do tải trọng ngang tỉ lệ với bình phương chiều cao. M = P´ H (Tải trọng tập trung) M = q´ H2/2 (Tải trọng phân bố đều) Chuyển vị do tải trọng ngang tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc bốn của chiều cao: D =P´H3/3EJ (Tải trọng tập trung) D =q´H4/8EJ (Tải trọng phân bố đều) Trong đó: P-Tải trọng tập trung; q - Tải trọng phân bố; H - Chiều cao công trình. Do vậy tải trọng ngang của nhà cao tầng trở thành nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. 2. Hạn chế chuyển vị. Theo sự tăng lên của chiều cao nhà, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh. Trong thiết kế kết cấu, không chỉ yêu cầu thiết kế có đủ khả năng chịu lực mà còn yêu cầu kết cấu có đủ độ cứng cho phép. Khi chuyển vị ngang lớn thì thường gây ra các hậu quả sau: Làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ đặc biệt là kết cấu đứng: Khi chuyển vị tăng lên, độ lệch tâm tăng lên do vậy nếu nội lực tăng lên vượt quá khả năng chịu lực của kết cấu sẽ làm sụp đổ công trình. Làm cho người sống và làm việc cảm thấy khó chịu và hoảng sợ, ảnh hưởng đến công tác và sinh hoạt. Làm tường và một số trang trí xây dựng bị nứt và phá hỏng, làm cho ray thang máy bị biến dạng, đường ống, đường điện bị phá hoại. Do vậy cần phải hạn chế chuyển vị ngang. 3. Giảm trọng lượng bản thân. Xem xét từ sức chịu tải của nền đất. Nếu cùng một cường độ thì khi giảm trọng lượng bản thân có thể tăng lên một số tầng khác. Xét về mặt dao động, giảm trọng lượng bản thân tức là giảm khối lượng tham gia dao động như vậy giảm được thành phần động của gió và động đất... Xét về mặt kinh tế, giảm trọng lượng bản thân tức là tiết kiệm vật liệu, giảm giá thành công trình bên cạnh đó còn tăng được không gian sử dụng. Từ các nhận xét trên ta thấy trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng cần quan tâm đến giảm trọng lượng bản thân kết cấu. II/ Giải pháp móng cho công trình: Vì công trình là nhà cao tầng nên tải trọng đứng truyền xuống móng nhân theo số tầng là rất lớn. Mặt khác vì chiều cao lớn nên tải trọng ngang (gió, động đất) tác dụng là rất lớn, đòi hỏi móng có độ ổn định cao. Do đó phương án móng sâu là duy nhất phù hợp để chịu được tải trọng từ công trình truyền xuống. Móng cọc đóng: Ưu điểm là kiểm soát được chất lượng cọc từ khâu chế tạo đến khâu thi công nhanh. Nhưng hạn chế của nó là tiết diện nhỏ, khó xuyên qua ổ cát, thi công gây ồn và rung ảnh hưởng đến công trình thi công bên cạnh đặc biệt là khu vực thành phố. Hệ móng cọc đóng không dùng được cho các công trình có tải trọng quá lớn do không đủ chỗ bố trí các cọc. Móng cọc ép: Loại cọc này chất lượng cao, độ tin cậy cao, thi công êm dịu. Hạn chế của nó là khó xuyên qua lớp cát chặt dày, tiết diện cọc và chiều dài cọc bị hạn chế. Điều này dẫn đến khả năng chịu tải của cọc chưa cao. Móng cọc khoan nhồi: Là loại cọc đòi hỏi công nghệ thi công phức tạp. Tuy nhiên nó vẫn được dùng nhiều trong kết cấu nhà cao tầng vì nó có tiết diện và chiều sâu lớn do đó nó có thể tựa được vào lớp đất tốt nằm ở sâu vì vậy khả năng chịu tải của cọc sẽ rất lớn. Từ phân tích ở trên, với công trình này việc sử dụng cọc khoan nhồi sẽ đem lại sự hợp lý về khả năng chịu tải và hiệu quả kinh tế. III/ Giải pháp kết cấu phần thân công trình : 1. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu: 1.1. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu chính: Căn cứ theo thiết kế ta chia ra các giải pháp kết cấu chính ra như sau: a) Hệ tường chịu lực Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện thẳng đứng chịu lực 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. 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 và tính toán khung đơn giản. Nhưng 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. Tuy nhiên, với công trình này, do chiều cao không lớn, nên tải trọng ngang của công trình không cao, do vậy có thể sử dụng cho công trình này được. Hệ kết cấu khung chịu lực có thể áp dụng 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. d) Hệ kết cấu hỗn hợp * 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 (khung và vách cứng) 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. 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). Sơ đồ khung giằng có khả năng dùng cho nhà cao tầng trên 50m. 1.2. 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. b) Kết cấu sàn dầm: 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 chiều cao thiết kế kiến trúc là tới 3,4m. 2. Lựa chọn kết cấu chịu lực chính Qua việc phân tích phương án kết cấu chính ta nhận thấy sơ đồ kết cấu khung chịu lực là hợp lý nhất. Việc sử dụng kết cấu khung sẽ làm cho không gian kiến trúc khá linh hoạt, việc tính toán đơn giản và kinh tế. Vậy ta chọn hệ kết cấu này. Qua so sánh phân tích phương án kết cấu sàn, ta chọn kết cấu sàn dầm toàn khối. 3. Sơ đồ tính của hệ kết cấu: + Mô hình hoá hệ kết cấu chịu lực chính phần thân của công trình bằng hệ khung không gian frames nút cứng tại chỗ liên kết cột với dầm. + Liên kết cột với đất xem là ngàm cứng tại cốt -3.30 m kể từ mặt móng. + Sử dụng phần mềm tính kết cấu SAP 2000 v7.42 để tính toán với : Các dầm chính, dầm phụ, cột và dầm là các phần tử Frame, . Tải trọng các ô sàn được truyền vào dầm theo quy luật phân bố tải từ bản sàn vào dầm. Liên kết cột với đất được thể hiện bằng liên kết constraints bảo đảm cho công trình và đất có cùng chuyển vị ngang. CHƯƠNG II SƠ BỘ XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN VÀ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG I. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện và lập mặt bằng kết cấu. 1. Xác định các đặc trưng hình học của công trình. 1.1. Chọn kích thước tiết diện dầm. + Với dầm theo phương cạnh lớn nhà: Công thức chọn sơ bộ : trong đó md=(8 ¸12.) Dầm biên l= 8,2 (m) Þ . Chọn hd=80 cm ® Chọn bd = 30 cm Dầm giữa: Do yêu cầu về Kiến trúc của công trình. Để thuận tiện cho thi công đồng bộ cũng như yêu cầu về kiến trúc chọn dầm kích thước 800x300 Với dầm thang hd=40 (cm) => bd = 0.22 (cm). + Với dầm theo phương cạnh nhỏ nhà: Công thức chọn sơ bộ : trong đó md=(8 ¸12.) Dầm biên l= 7,0 (m) Þ . Chọn hd= 60 cm Chọn bề rộng dầm biên: b =(0.3¸0.5)´hd ® Chọn b = 30 cm. Dầm giữa: Chọn dầm có kích thước 600x300. 1.2. Chọn kích thước cột. Khi lựa chọn kích thước cột thì ta phải dựa vào độ lớn của ngoại lực tác dụng lên cột và theo điều kiện ổn định của cột. Diện tích tiết diện ngang của cột có thể chọn sơ bộ như sau Theo điều kiện bền : Trong đó: K= (1.2¸1.5 ) là hệ số đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm. N : Lực dọc tính toán được xác định sơ bộ N=S.q.n S: Diện tích chịu tải của một cột ở một tầng q: Tải trọng sơ bộ lấy q = 1,2 T/m2 n: Số tầng ( 11 tầng) N= 8,15 x 6,55x 1,2 x 11 = 704,70 T Rn: Cường độ chịu nén của bê tông (Rn= 130 kg/cm2 ) Þ Chọn kích thước cột 90x90 cm. Cột được thu nhỏ tiết diện về 80x80 cm ở tầng 3, Cột được thu nhỏ tiết diện về 70x70 cm ở tầng 7 và 60x60 cm ở tầng 10. Kiểm tra điều kiện ổn định : 1.3. Chọn kích thước sàn. Chiều dày bản sàn được thiết kế theo công thức sơ bộ sau: hb Trong đó D = 0,8¸1,4 m = 40 ¸45B bản kê bốn cạnh Þ Chọn chiều dày bản sàn hb = 15 cm. 1.4. Chọn sơ bộ kích thước vách và vách thang. Sơ bộ chọn kích thước vách và vách thang như trong bảng: Cấu kiện Chiều dày (mm) V5 300 V1 300 V6 300 V2 300 V7 300 V3 300 V8 300 V4 300 V9 300 2. Lập mặt bằng kết cấu tầng 5. Trên cơ sở các kích thước tiết diện đã được chon sơ bộ và mặt bằng kiến trúc công trình, ta lập Mặt bằng kết cấu cho tầng 5 nói riêng và các tầng nói chung. (Bản vẽ KC - 01). Mặt bằng kết cấu tầng 5. II. Xác định tải trọng. 1. Tải trọng trọng đứng. 1.1. Tĩnh tải: Gồm trọng lượng bản thân sàn và các vách ngăn, lớp lót, các lớp cách âm, cách nhiệt. Theo giải pháp Kiến trúc, ngoài các lớp cấu tạo của sàn, các phòng còn được lắp trần giả. Do đó, khi tính tĩnh tải cho sàn phải có thêm tải trọng do trần giả. Tĩnh tải sàn S: - Tĩnh tải sàn vệ sinh Swc: Tĩnh tải sàn mái M: Tĩnh tải cầu thang: Tĩnh tải dầm cột: Tĩnh tải do tường bao che và tường ngăn: Tĩnh tải do tường 220 xây bao xung quanh nhà và tường 110 ngăn các phòng được qui thành tải trọng phân bố đều trên sàn: Khối lượng thể tích tường lấy bằng 1800 kG/m3 Và mỗi bức tường cộng thêm 3 cm vữa trát (2 bên) : có g =1800 kG/m3. Như vậy ta có gt220 = 1,1 x 1800 x 0,22 + 1,3 x 1800 x 0.03 = 505,8 kG/m2 gt110 = 1,1 x 1800 x 0,11 + 1,3 x 1800 x 0.03 = 288 kG/m2. Ngoài ra khi tính trọng lượng tường - một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lượng do cửa đi, cửa sổ chiếm chỗ. Kết quả tính toán trọng lượng tường phân bố trên sàn ở các tầng được thể hiện trong bảng Đối với sàn các tầng 1 – 6, do đặc điểm làm văn phòng cho thuê, giải pháp Kiến trúc dùng các vách ngăn nhẹ, do đó ta bỏ qua tĩnh tải do vách ngăn Quy các giá trị trên thành tải phân bố trên toàn sàn nhà theo công thức : Trong đó riêng cầu thang không phải là phần tử kết cấu nên tĩnh tải được lấy toàn bộ, còn tĩnh tải của các phòng thì bỏ qua phần sàn đổ bê tông toàn khối do đã được Sap2000 tự quy đổi. 1.2.Hoạt tải: Hoạt tải được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 Hệ số vượt tải n. Để đơn giản trong tính toán thì giá trị hoạt tải ở các phòng khác nhau sẽ được quy về cùng một giá trị phân bố đều trên sàn: Giá trị hoạt tải dài hạn dùng để khai báo trong bài toán dao động riêng. Bảng tính tải trọng quy đổi thành tải phân bố đều trên toàn sàn: 2.. Xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của gió: 2.1. TảI trọng phân bố theo chiều cao nhà Wi. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wi ở độ cao zi so với mốc chuẩn được xác định theo công thức: Trong đó: W0 là giá trị áp lực gió tiêu chuẩn. Công trình xây dựng nhà tại Hà Nội thuộc vùng II -B nên theo TCVN-2737-95 thì ta có W0=95(daN/m2) Kzi là hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, được tra nội suy theo bảng cho sẵn. C là hệ số khí động: với phía đón gió thì c=0,8 với phía hút gió thì c=-0,6 Thành phần Trong đó: kzi được tra trong TCXD229-1999( Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737:95) bảng 7. Kết quả tính toán các giá trị Wh, Wđ ứng với các thành phần tính toán của công trình được thể hiện trong bảng sau: Bảng tính giá trị gió tĩnh CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC Sau khi đẵ tính toán các tải trọng lên công trình, ta tiến hành tính toán xác định nội lực. I/ Tính toán nội lực 1. Sơ đồ tính toán Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung phăng ngam tại móng. Lõi cứng (lồng thang máy) được chia ra thành các phần tử shell. Trục tính toán của các phần lấy như sau: Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn. Trục cột trùng trục trục hình học của cột. Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tương ứng, chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn, riêng chiều dài tính toán của cột dưới lấy bằng khoảng cách từ mặt móng đến mặt sàn tầng 1, cụ thể là bằng l =3,3 m. 2. Tải trọng: + Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân; hoạt tải sử dụng; tải trọng gió tĩnh, gió động và động đất. Tĩnh tải được chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình, tải trọng phân bố đặt lên toàn bộ mặt sàn, tĩnh tải tường đặt lên các dầm đỡ nó. Hoạt tải chất lên toàn bộ mặt sàn các tầng Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh và thành phần gió động. Tải trọng động đất. Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau: . Trường hợp tải 1: Tĩnh tải . . Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng. . Trường hợp tải 3: Gió trái. . Trường hợp tải 4: Gió phải. 2.1. Phương pháp tính Dùng chương trình Sap2000 để giải nội lực. Kết quả tính toán nội lực xem trong phần phụ lục (chỉ lấy ra kết quả nội lực cần dùng trong tính toán). 2.2. Kiểm tra kết quả tính toán Trong quá trình giải lực bằng chương trình Sap2000 ,có thể có những sai lệch về kết quả do nhiều nguyên nhân: lỗi chương trình; do vào sai số liệu; do quan niệm sai về sơ đồ kết cấu: tải trọng... Để có cơ sở khẳng định về sự đúng đắn hoặc đáng tin cậy của kết quả tính toán bằng máy, ta tiến hành một số tính toán so sánh kiểm tra như sau. 2.3. Một số kiểm tra kết quả tính toán từ chương trình SAP2000 Sau khi có kết quả nội lực từ chương trình Sap2000. Chúng ta cần phải đánh giá được sự hợp lý của kết quả đó trước khi dùng để tính toán. Sự đánh giá dựa trên những kiến thức về cơ học kết cấu và mang tính sơ bộ, tổng quát, không tính toán một cách cụ thể cho từng phần tử cấu kiện. - Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen xem từ chương trình SAPLOT, cách kiểm tra như sau: . Đối với các trường hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen có dạng gần như đối xứng ( công trình gần đối xứng). . Đối với tải trọng ngang (gió, động đất), biểu đồ momen trong khung phải âm ở phần dưới và dương ở phần trên của cột, dương ở đầu thanh và âm ở cuối thanh của các thanh ngang theo hướng gió. - Về mặt định lượng: . Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mức tầng đó trở lên. . Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đường nối tung độ momen âm đến tung độ momen dương ở giữa nhịp có giá trị bằng . Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nội lực tính được là đúng. Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kế móng. II.Tổ hợp nội lực: + Nội lực được tổ hợp với các loại tổ hợp sau:Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II. - Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do tĩnh tải với một nội lực hoạt tải(hoạt tải hoặc tải trọng gió). - Tổ hợp cơ bản II: gồm nội lực do tĩnh tải với ít nhất 2 trường hợp nội lực do hoạt tải hoặc tải trọng gió gây ra với hệ số tổ hợp của tải trọng ngắn hạn là 0,9. - Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và các phần tử cột trong Phụ lục. CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG 5 1) Số liệu tính toán sàn tầng 5. Bê tông mác 300# có Rn=130(kg/cm2), Rk=10(kg/cm2). Cố thép nhóm AI có Ra=2100(kg/cm2), AII có Ra=2800(kg/cm2). Sàn có chiều dày 15 (cm), trên mặt bản bậc thang được xây bằng gạch. Mặt bằng bố trí sàn tầng 5. 2)Sơ đồ tính. Sàn tầng của công trình là sàn bêtông cốt thép toàn khối liên tục, các sàn được kê lên các dầm đổ toàn khối cùng sàn. Xét tỷ số kích thước các ô bản ta có hai loại bản kê 4 cạnh liên tục làm việc theo một phương và theo hai phương. Gọi các cạnh bản là A1, B1, A2, B2. Các cạnh đó có thể kê tự do ở cạnh biên, là liên kết cứng hoặc là các cạnh giữa của ô bản liên tục. Gọi mômen âm tác dụng phân bố trên các cạnh đó là MA1, MB1, MA2, MB2. Các mômen đó tồn tại trên các gối giữa hoặc cạnh liên kết cứng. Với cạnh biên tự do các mômen tương ứng trên các cạnh ấy bằng không. ở vùng giữa của ô bản có mômen dương theo hai phương là M1 và M2. Cốt thép trong mỗi phương được bố trí đều nhau, dùng phương trình sau: Trong phương trình trên có 6 mômen. Lấy M1 làm ẩn số chính và quy định tỷ số Sẽ đưa phương trình về còn một ẩn số M1 và dễ dàng tính ra nó. Sau đó dùng các tỷ số đã quy định theo bảng để tính lại các mômen khác. 3) Tính ô bản S4 (Ô bản lớn nhất). a/Tính toán nội lực: kích thước ô sàn 7.0x8,2m có: là ô bản sàn làm việc theo hai phương, có mômen theo hai phương. Tổng tĩnh tải và hoạt tải: q = 610 + 255 = 865 kg/m2. Nhịp tính toán: lt1 = 7,0 - 0,3 = 6,7m; lt2 = 8,2 - 0,3 = 7,9m; . Tra bảng ta có: q = 0,864; A1 = B1 = 1,31 A2 = B2 = 1,04. M2 = 0,864M1 ; MA1 = MB1 = 1,31M1 ; MA2 = MB2 = 1,04M1. Thay vào phương trình: Giải pt ta tìm được: M1 = 797,2 kG.m; M2 = 688,8 kG.m; MA1 = MB1 = 1044,3 kG.m; MA2 = MB2 = 829,1 kG.m. b/Tính toán cốt thép: Bản dày h =15cm. Chọn ao = 1,5 cm cho mọi tiết diện, ho = 15 - 1,5 = 13,5 cm. Tính cho 1m dài b = 100cm. Với mômen dương M1 = 797,2 kG.m; M2 = 688,8 kG.m; ta có: . >, Chọn thép Æ8 có Fa = 0,503 cm2 , => khoảng cách giữa các cốt thép là: a = 170 cm Vậy chọn Æ8a170 có Fa = 2,96 cm2 > Fatt = 2,85 cm2. Với mômen dương M2 = 688,8 kG.m tính toán tương tự ta cũng chọn Æ8a170 tức là trong ô bản S4 cốt thép chịu mômen dương được đặt đều theo hai phương là Æ8a170. Với mômen âm MA1 = MB1 = 1044,3 kG.m ta có: . Chọn thép Æ8 có Fa = 0,503 cm2 , => khoảng cách giữa các cốt thép là: a = 150 cm Vậy chọn Æ8a150 có Fa = 3,35 cm2 = Fatt = 3,35 cm2. cốt giá cấu tạo chọn Æ8a150. 4) Tính ô Sàn khác Công việc tính toán tương tự như các ô bản trên. Kết quả được thống kê lại theo bảng xem trong phụ lục tính toán: như vậy ta đặt thép theo toàn bộ chiều dài sàn với thép chịu mô men dương là Æ8a170 theo cả hai phương. Với thép chịu mômen âm ở gối chọn Æ8a150 và cốt giá cấu tạo chọn Æ8a200. Xem bản vẽ kết cấu KC01. CHƯƠNG V THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ Số liệu tính toán cầu thang bộ tầng 5. Bê tông mác 300# có Rn=130(kg/cm2), Rk=10(kg/cm2). Cố thép nhóm AI có Ra=2100(kg/cm2), AII có Ra=2800(kg/cm2). Bản thang và chiếu nghỉ có bản dày 12 (cm), trên mặt bản bậc thang được xây bằng gạch. Mặt bằng kết cấu cầu thang tầng 5. 1. Tính toán bản thang. Cầu thang không cốn nên sàn thang làm việc theo phương cạnh dài. Chọn lớp bảo vệ sàn thang a = 1.5 cm h0 = h – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm Sàn thang được kê lên 2 cạnh đối diện: Một cạnh kê lên dầm chiếu nghỉ Một cạnh kê lên dầm chiếu tới Tính toán dầm thang như dầm chịu lực 1 phương. Cắt dải 1m để tính như dầm đơn giản. Tải trọng tác dụng lên bản thang gồm có: Tĩnh tải cầu thang: + Lớp đá Granit lát nền dày 25mm: 1,1 x 2000 x 0,025 = 55 kG/m2 + Bậc gạch: 1,1 x 1800 x 0,075 = 148,5 kG/m2 + Lớp bản sàn BTCT dày 12cm: 1,1 x 2500 x 0,12 = 330 kG/m2 + Lớp vữa lát + lớp trát trần: 1,3 x 2000 x 0.025 = 65 kG/m2 Thang nghiêng 300 so với phương ngang. Tải trọng theo phương vuông góc với bản: Hoạt tải cầu thang là Þ tải trọng theo phương vuông góc với bản là: Như vậy tổng tải trọng tác dụng lên bản thang là: . Sơ đồ tính: Trong đó Þ Tính toán cốt thép cho bản thang Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 1.5 (cm) Þ h0 = h - a = 12 - 3 =10.5(cm). Như vậy ta có: Tra bảng a = 0,081 Þ Chọn thép 9f8,a120 có Fa= 4,52 cm2. Thép mũ và thép phân bố theo bề rộng thang chọn theo cấu tạo chọn f8, a200. Þ hàm lượng cốt thép là Bố trí cốt thép cho bản thang: Như trong bản vẽ kết cấu KC05. 2.Tính toán chiếu nghỉ: Xét tỷ số Þ Sàn chiếu nghỉ thuộc bản loại dầm. Cắt một dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính như dầm đơn giản. Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ. Tĩnh tải gồm có: Một lớp granit dày 2,5(cm) . Vữa lót dày 2,0 (cm) Þ . Bản bê tông dày 12 (cm) Þ . Vữa trát dày 1,5 (cm) Þ . Như vậy tổng tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghỉ là: . Hoạt tải: Hoạt tải tính toán là ÞTổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ là Sơ đồ tính toán. Trong đó Þ Tính toán cốt thép cho chiếu nghỉ Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 1.5 (cm) Þ h0 = h – a =12 – 3 = 10.5 (cm). Như vậy ta có: Þ Þ Lượng thép quá nhỏ, ta chọn thép theo cấu tạo: f8, a200 theo cả hai phương của chiếu nghỉ. Bố trí cốt thép cho chiếu nghỉ: Như trong bản vẽ kết cấu KC02. 3. Tính toán dầm thang. Tiết diện dầm chiếu nghỉ:. Tiết diện dầm chiếu tới:. Ta tính toán cho dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới đặt thép tương tự dầm chiếu nghỉ. Tải trọng tác dụng lên dầm thang: Tĩnh tải trọng lượng bản thân dầm: . Tĩnh tải và hoạt tải từ chiếu nghỉ truyền vào: Trong đó: . Tĩnh tải và hoạt tải từ sàn thang truyền vào: Tổng tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: Sơ đồ tính: Chiều dài tính toán của dầm là: Tính toán nội lực. Ta có . Tính toán cốt thép cho dầm thang. Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 1.5(cm) Þ h0 = h – a = 40 – 1.5= 338.5(cm). Như vậy ta có: Þ Þ Lượng thép quá nhỏ nên ta đặt thép cấu tạo, chọn 2f16 có Fa = 4,02cm2 Þ Hàm lượng cốt thép là Tính toán cốt đai. Ta có lực cắt trong dầm thang là:. Điều kiện tính toán chịu cắt là: Tính toán điều kiện: ta có Như vậy ta có Þ Không phải tính toán cốt thép đai cho dầm thang do bê tông đủ khả năng chịu cắt Þ Bố trí cốt thép đai theo cấu tạo f6a150. ở giữa dầm ta đặt đai dày hơn là f6a50. Bố trí cốt thép cho dầm thang. Như trong bản vẽ kết cấu KC05. CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC K5 I. Tính toán cột khung trục 5 (k5). Các cột trong nhà là cột vuông chịu nén lệch tâm xiên. Nội lực gồm có: Nz, Mx, My. Trong đó: - Nz lực nén dọc trục Mx là mômen uốn nằm trong mặt phẳng khung. My là mômen uốn nằm vuông góc với mặt phẳng khung. Cơ sở tính toán: Bảng tổ hợp nội lực. Tài liệu tính toán tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên do Gs Nguyễn Đình Cống biên soạn theo tiêu chuẩn anh BS 8110, có cải tiến theo TCVN 5574-1994. Tài liệu kiến trúc. Số liệu: Tiết diện chữ nhật cạnh ax và ay Cốt thép đặt đều theo chu vi, đối xứng qua 2 trục, diện tích toàn bộ cốt thép là As điều kiện: fc: Cường độ đặc trưng của bê tông, lấy bằng cường độ tiêu chuẩn của mẩu thử Với bê tông mác 300#, fc= 240 kG/cm2 fy: Cường độ đặc trưng của cốt thép, lấy bằng giới hạn chảy Thép AII có fy=3000 kG/cm2 l0 : Chiều dài tính toán của cột l0=0,7l Nội lực N: Tổng lực nén M: Mômen uốn trong cột (N, M nội lực lấy theo tổ hợp). Tính toán cốt thép cột C-5: 2.1 Cốt thép cột C-5 tầng hầm: Diện tích tiết diện cột ax´ ay=90x90 cm2 Chiều dài hình học l = 330 cm Chiều dài tính toán l0 = 330 x 0,7 = 231 cm Giả thiết a = a’ = 5 cm Ta có Ac = 90 x 90 = 8100 cm2 Nội lực tính toán M = -18415.6 kgfm, N = -159533,8 kgf. Trong đó M= -298.3 kgfm, N = -91890.0 kgf + Độ lệch tâm tương đương: Trong đó eng là độ lệch tâm ngẫu nhiên = max(2, h/30, l/600) = 3 cm Þ + Tính cốt thép: S = k= 1+ = 1.3 J= Giả thiết % = 1% tính J= bh Lực dọc tới hạn lấy Xác đinh chiều cao vùng chiu nén x> 2a’= 10cm Xảy ra trường hợp nén lệch tâm lớn. Suy ra Kiểm tra min =0,2% Sai lêch với giả thiết là không đáng kể Do tiết diện của cột là 90x90 cm, nên ta đặt thép theo cấu tạo. Chọn thép 28f25 có Fa =137,5 cm2 Vậy với cốt thép của cột C C-5tầng hầm, ta chọn 28f25, bố trí thép như bản vẽ II. Thiết kế dầm khung K5. 1. Số liệu thiết kế Bê tông mác #300 có: Rn=130 (kG/cm2); Rk=10 (kG/cm2); a0=0,58:g0=0,71;A0=0,428. Thép chịu lực chính cho dầm là thép nhóm AII có Ra=2800 (kG/cm2); Rax=2100 (kG/cm2). Thép đai cho dầm là thép nhóm AI có Ra=2100 (kG/cm2); Rax=1700 (kG/cm2). 2. Tính dầm 2.1 Tính dầm tầng 1 từ trục B đến trục C. *Tính toán cốt thép . Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được các cặp tổ hợp nội lực nguy hiểm ở 3 tiết diện cho 2 vị trí đầu dầm , vị trí giữa dầm , và giữa mỗi nhịp . Tiết diện M+ (kGm) M-- (kGm) Q (kG) I-I 0 -18006 - 10460 II-II 4782 0 25389 III-III 0 - 18013 33312 Sơ đồ vị trí các mặt cắt dầm 1. Tiết diện II - II chịu mômen dương Tiết diện tính toán là chữ T với các kích thước như sau Chiều rộng cánh đưa vào tính toán: bc = b + 2.Sc. Trong đó Sc lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: + 0,5x(690 - 30) = 330 cm + ld /6 = 690/ 6 = 115 cm + 9. hc = 9.15 = 135 cm Þ SC = 115 cm Þ bc = 30 + 2.115 = 260 cm Giả thiết a = 3 cm Þ h0 = h – a = 60 – 3 = 57 cm. Xác định trục trung hoà: Mc = Rn. bc. hc (h0 – 0,5. hc) = 130x260x15x(57 – 7,5) = 250965 kGm. Mc >M Þ trục trung hoà đi qua cánh, tiết diện tính toán là chữ nhật bxh = 260x30. A = = = 0,0076 < A0 = 0,42 g = 0,5[] = 0,5[] = 0,9962 Fa = = = 5,46 cm2 Þ m = 0,319% Chọn cốt dọc 2F20 Fa = 6,28 cm2 m = 0,367% 2. Tại tiết diện I - I chịu mômen âm Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh = 60x30cm2. Giả thiết a = 3 cm, Þ h0 = 57 cm. A = = = 0,207 < A0 = 0.42 g = 0,5[] = 0,5[] = 0,883 Fa = = = 18,62 cm2 Þ m = 1,09%. Chọn 5F22 Fa = 19 cm2 Þ mtt = 1,11% 3. Tại tiết diện III - III chịu mômen âm Tiết diện tính toán là chữ nhật bxh. Giả thiết a = 3 cm, Þ h0 = 57cm. A = = = 0,1999 < A0 = 0.42 g = 0,5[] = 0,5[] = 0,887 Fa = = = 17,88 cm2 Þ m = 1,05%. Chọn 5F22 có Fa = 19 cm2 Þ m = 1,11%. 4. Tính toán cốt đai. Chọn cặp có lực cắt Qmax để tính toán bố trí cốt thép: , Điều kiện tính toán chịu cắt là (điều kiện tính cốt đai và điều kiện hạn chế) là Tính toán điều kiện, ta có: Như vậy ta có: Þ Phải tính toán cốt đai. + Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai: Ta chọn đai F8, hai nhánh + Khoảng cách tính toán giữa các cốt đai: Utt = Rđ.n.fđ .8. Rk.b.h02 /Q2 = 1700. 2. 0,503. 8. 10. 30. 572 /132112 = 76,4 cm + Khoảng cách cấu tạo cốt đai: Ucấu tạo = h/3 = 200 cm Ta chọn cốt đai F8 a150 ở đầu dầm, F8 a200 ở giữa dầm. 2.1 Tính dầm tầng 4 từ trục B đến trục C. CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN MÓNG KHUNG TRỤC 5 I. Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn: 1. Điều kiện địa chất công trình: Kết quả thăm dò và xử lý địa chất dưới công trình được trình bày trong bảng dưới đây: Lớp đất Chiều dày (m) Độ sâu (m) Mặt cắt Mô tả lớp đất 1 1,6 1,6 Đất lấp 2 2,3 3,9 Sét màu xám xanh, xám nâu, dẻo mềm 3 8,5 12,4 Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen 4 5,8 18,2 Sét pha màu xám ghi, xám nâu, dẻo chảy. 5 7,5 25,7 Sét pha màu nâu vàng, nâu gụ, dẻo cứng 6 4,5 30,2 Cát pha màu xám nâu, nâu vàng,trạng thái dẻo cứng. 7 9 39,2 Cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa 8 Cát hạt thô, lẫn cuội sỏi màu nâu vàng, trạng thái chặt Số liệu điạ chất được khoan khảo sát tại công trường và thí nghiệm trong phòng kết hợp với các số liệu xuyên tĩnh cho thấy đất nền trong khu vực xây dựng gồm các lớp đất có thành phần và trạng thái như sau: Chỉ tiêu cơ lý của đất Lớp đất 1 2 3 4 5 6 7 8 Chiều dày (m) 1,6 2,3 8,5 5,8 7,5 4,5 9 Dung trọng tự nhiên g(t/m3) - 1,78 1,56 1,77 1,92 1,82 1,95 1,98 Hệ số rỗng e - 1,105 1,653 1,050 0,813 0,77 - 0,61 Tỉ trọng D - 2,69 2,6 2,68 2,72 2,63 - 2,68 Độ ẩm tự nhiên W(%) - 38,6 58,2 35,0 28,2 20,4 - 19 Độ ẩm gh chảy Wl(%) - 44,3 54,7 37,6 37,2 24,6 - - Độ ẩm gh deo Wp(%) - 25,4 39,2 24,5 23,9 18 - - Độ sệt B - 0,7 1,23 0,8 0,32 0,36 - - Góc ma sát trong j0 - 5 3 6 13 21 25,2 29 2. Điều kiện địa chất thuỷ văn: Mực nước ngầm tương đối ổn định ở độ sâu -7m so với cốt tự nhiên, nước ít ăn mòn. II. Đánh gía điều kiện địa chất công trình. Qua lát cắt địa chất ta thấy lớp đât 1 là lớp đất lấp có thành phần hỗn tạp cần phải nạo bỏ. Các lớp đất 2, 3, 4 đều là các lớp đất thuộc loại sét yếu, có môđun biến dạng thấp (E<100). Lớp đất thứ 5 và 6 có cường độ lớn hơn nhưng cũng thuộc loại đất không tốt cho móng nhà cao tầng. Đến lớp đất tiếp theo (lớp 8) là lớp đất cát thô lẫn cuội sỏi có E0= 400 kG/cm2, đây là lớp đất rất tốt và cũng là lớp đất cuối cùng trong lát cắt địa chất. Vì vậy chọn phương án móng cọc cắm vào lớp đất này để chịu tải là hợp lý. III. Lập phương án móng và so sánh, lựa chọn. Công trình nhà cao tầng thường có các đặc điểm chính: tải trọng thắng đứng giá trị lớn đặt trên mặt bằng không hạn chế, công trình cần có sự ổn định khi có tải trọng ngang… Do đó việc thiết kế móng cho nhà cao tầng cần đảm bảo: Độ lún cho phép Sức chịu tải của cọc Công nghệ thi công hợp lý không làm hư hại đến công trình đã xây dựng. Đạt hiệu quả - kinh tế – kỹ thuât. Với các đặc điểm địa chất công trình như đã giới thiệu, các lớp đất trên đều là đất yếu không thể đặt móng nhà cao tầng lên được, chỉ có lớp cuối cùng là cát hạt thô lẫn cuội sỏi có chiều dài không kết thúc tại đáy hố khoan là có khả năng đặt được móng cao tầng. Vậy phương án móng sâu là bắt buộc. + Phương án 1: dùng cọc tiết diện nhỏ 300x300, thi công bằng phương pháp đóng hoặc ép. + Phương án 2: dùng cọc khoan nhồi. IV. Tính toán cọc khoan nhồi. Các bước tính toán: Chon loại, kích thước cọc, đài cọc. Xác đinh sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nền. Sơ bộ chọn số lượng cọc cần dùng. Bố trí cọc trên mặt bằng và mặt đứng. Tính toán và kiểm tra theo các điều kiện: + Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. + Kiểm tra sức chịu tải của đất nền. + Kiểm tra độ lún của đất nền. Chọn đường kính cọc, chiều dài cọc và kích thước đài cọc: Căn cứ vào các lớp địa chất trên ta dự kiến cắm cọc vào độ sâu 41,3m tính từ mặt đất tự nhiên tức là cắm vào lớp 8 một đoạn 2,7m (lớp cát thô chặt, có lẫn cuội sỏi). Căn cứ vào kết quả tổ hợp nội lực chân cột ta thấy tải trọng xuống móng tại các trục biên và giữa là xấp xỉ nhâu nên ta thiết kế chung cho một loại móng. Sơ bộ chọn tiết diện cọc là : D=0,8m. Do nhà có tầng hầm (cốt sàn tầng hầm là -3,3m) nên ta dự định đặt mặt trên đài ở độ sâu -3,3 m, với giả thiết chiều cao đài h = 2m suy ra đáy đài cách mặt đất tự nhiên 5,3m (cốt - 5,3), đài cọc nằm trong lớp đất thứ 3 là 2,1 m. Chiều dài cọc l = 41,3 - 5,3 = 36 m Sức chịu tải của cọc đường kính d = 800mm Theo vật liêu làm cọc: Pvl=y (m1 m2 Rb Fb+Ra Fa) Trong đó: + y: Hệ số uốn dọc,cọc không xuyên qua bùn Þ y = 1. + m1: Hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc BTCT đổ theo phương đứng, m1 = 0,85. + m2: Hệ số điều kiện làm việc kể đến phương pháp thi công cọc, cọc đổ bê tông huyền phù sét Bentonit nên m2 = 0,7 + Rb = 130 kG/cm2 cường độ chịu nén của bêtông (mác 300#). + Ra = 2800 kG/cm2 cường độ chịu nén của thép + Fa Diện tích cốt thép cọc,với D = 0,8m ta lấy hàm lượng thép là 1% ta có Fb= pD2/4 = 3,14.0,82/4 = 0,502m2. Þ Fa=0,01xFb=0,00502m2 Chọn 12f22có Fa= 45,6 cm2, khoảng cách các thanh thép là 3,14x70/11=20cm (đảm bảo lớn hơn 10cm). Vậy: Pvl = y (m1 m2 Rb Fb+Ra Fa) = = 1´(0,85´0,7´130´5020 + 2800´45,6) = 493136 kG = 493,14 (T) Theo đất nền: Xác định theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền từ kết quả thí nghiệm đất trong phòng. Sức chịu tải của cọc đơn Qa được tính theo công thức: . Trong đó: ktc: hệ số an toàn, ktc=1,4 Qtc: Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn tính toán với đất nền. m: hệ số làm việc của cọc m=1 mR: hệ số điều kiện là việc của đất dưới mũi cọc, mR=1. qp: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, t/m2 Ap: Diện tích mũi cọc, lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc, m2 mf: Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc phụ thuộc vào phương pháp khoan, lấy theo bảng A.5 TCXD 205:1998, lấy mf=0,6 fi: Ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên cọc, lấy theo bảng A.2 TCXD 205:1998 li Chiều dày các lớp đất mà cọc đi qua · Xác định qp Theo TCXD 205:1998 với cọc nhồi chống vào lớp đất cát không mở rộng đáy, cường độ chịu tải của đất đưới mũi cọc được xác định như sau: Trong đó: b, Ak0, a, B0k hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A.6. g1 : Dung trọng tự nhiên của đất dưới mũi cọc. g1: Dung trọng trung bình của các lớp đất phía trên mũi cọc. L : Chiều dài cọc, L = 36 m. dp: Đường kính cọc, dp=0,8m Lớp đất cuối cùng có j=330 tra bảng A.6 ta được: A0k=48,6; B0k=87,6; a=0,67 (L/dp>25); b=0,2. Þ qp = 625,95 T/m2 · Tính fi: Lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của các lớp đất, phụ thuộc vào chiều sâu trung bình của các lớp đất, độ sệt của đất sét hoặc trạng thái chặt của đất cát: Lớp 3: l3= 7,1m f3=0,6 t/m2 Lớp 6: l3= 4,5 m f3= 5,152 t/m2 Lớp 4: l3= 5,8 m f3= 0,8 t/m2 Lớp 7: l3= 9 m f3= 6,12 t/m2 Lớp 5: l3= 7,5 m f3= 5,3 t/m2 Lớp 8: l3= 2,1 m f3= 10t/m2 Þ Thay số vào công thức ta có: Sức chịu tải tính toán theo đất nền là: Vậy sức chịu tải tính toán của cọc là: 1. Xác định số lượng cọc: (Tính cho Móng dưới cột C). Móng M1 lực dọc tại chân cột N = 1237,14T (Cọc) Vậy ta chọn n = 4 cọc 2. Tính móng: Đài cọc bố trí như hình vẽ, kích thước sơ bộ của đài chọn : 4´4´2m 4000 900 900 800 800 1200 1200 500 4000 800 1200 1200 800 500 R400 R400 2.1. Tính toán áp lực truyền lên cột. + Trọng lượng đài: + Trọng lượng bê tông tường tầng hầm + giằng móng: Trọng lượng do bê tông tường: Trọng lượng do giằng: chọn giằng có kích thước 400x800mm + Phần trọng lượng do đất và bê tông nền tầng hầm có thể bỏ qua do một phần lớn nằm trực tiếp vào nền đất. + Nội lực chân cột: Mx = 14,968(tm), N = - 1237,14 (t) , Qx = -19.161 (t). My = 3,183 (tm), Qy = 11.279 (t) Ta có nội lực dưới đáy đài: 2.2. Kiểm tra sức chịu tải của cọc. Áp lực tác dụng lên đầu cọc: ta được kết quả trong bảng: Cọc xi (m) yi (m) Pi (T) 1 1.2 1.2 345.5 2 1.2 -1.2 338 3 -1.2 -1.2 317,9 4 -1.2 1.2 324.7 Ta có: ; Þ Cọc đủ sức chịu tải và không bị nhổ Kiểm tra sức chịu tải của nền. Coi đài cọc,cọc và đất giữa các cọc là một khối móng qui ước có kích thước: Lm = l + 2Hxtga ; Bm = b + 2Hxtga Trong đó: Þ ứng suất tại đáy khối móng qui ước: (mômen kháng uốn) Ta có: ; Theo phụ lục sách tính toán móng cọc của tác giả Lê Đức Thắng ta có cường độ tính toán tại đáy khối móng qui ước là: Trong đó: R cường độ qui ước của đất tra bảng với cát lẫn cuội sỏi ta có R = 45 t/m2 K1= 0,1; K2 = 0,3 là các hệ số tra bảng. b: chiều rộng móng qui ước b= 8,46 m g = 1,83 t/m3 trọng lượng thể tích đất từ đáy móng trở lên h = 36 m chiều sâu chôn móng Vậy Ta có smax= 85,1 t/m2 < 1,2R = 132,7 t/m2 stb = (smax+smin)/2 = (85,1 + 83,7)/2 = 84,4t/m2 < R = 110,6 t/m2. Þ Nền đảm bảo cường độ chịu tải Tính lún của nền. Độ lún của nền được tính với tải trọng tĩnh ứng suất gây lún: Ngay tại chân khối móng qui ước: coi như đã tăt lún Độ lún trong khoảng Bm/5 = 1,692m đầu tiên dưới đáy khôi móng qui ước là: với: , Lm = Bm tra bảng => Với cát hạt thô chặt tra bảng => , E0 = 1200 kG/cm2 => C = 1318kG/cm2 = 13180 T/m2 Vậy móng thiết kế thoả mãn về điều kiện biến dạng. 3. Tính toán đài móng. Gồm: + Tính toán đâm thủng + Tính toán theo lực cắt trên tiết diện nghiêng + Tính toán đài cọc chịu uốn ¨ Tính toán đâm thủng Hình Tháp đâm thủng như hình vẽ: Từ hình tháp đâm thủng ta thấy không có cọc nào trong bốn cọc nằm ngoài phạm vi của tháp đâm thủng tức là đài không bị đâm thủng như vậy với kích thước đài đã chọn thoả mãn về điều kiện chống đâm thủng. ¨ Tính đài chịu uốn: + Theo phương OX: + Theo phương OY: Chọn thép theo hai phương là như nhau: 33f25 có Fa=171,85 cm2 khoảng cách giữa các thép a =110mm. 4. Tính toán giằng móng: Tải trọng tác dụng lên giằng móng gồm: + Trọng lượng bê tông giằng + Trong lượng bê tông tường trên giằng + Trọng lượng một phần bê tông nền và đất tầng hầm + Tải trọng do lún lệch giữa các móng: Để xác định tải trọng này ta cho lần lượt giả thiết móng hai đầu giằng lún vói độ lún giới hạn sau đó giải bài toàn hai đầu ngàm chịu chuyển vị cưỡng bức Việc xác định nội lực trong giằng là rất phức tạp. Vì vậy trong giới hạn đồ án em chỉ chọn kích thước và bố trí thép: Như trong bản vẽ KC2. 5. Tính móng dưới trục A. 5.1. Chọn và bố trí cọc. Móng M2 lực dọc tại chân cột N = -596,097 T (Cọc) Vậy ta chọn n = 3 cọc Sơ đồ bố trí cọc trong đài như hình vẽ: + Nội lực chân cột: Mx = -49,.37 (tm), N = - -596,.97 (t) , Qx = 3,408 (t). My = - 11,760 (tm), Qy = - 13,595 (t) Ta có nội lực dưới đáy đài: 5.2. Kiểm tra sức chịu tải của cọc. Áp lực tác dụng lên đầu cọc: ta được kết quả trong bảng: Cọc xi (m) yi (m) Pi (T) 1 0.00 1.20 263.68 2 -1.20 -1.20 219.97 3 1.20 -1.20 249.77 Ta có: Þ Cọc đủ sức chịu tải và không bị nhổ. Do ta đã kiểm tra sức chịu tải và tính lún của nền của móng trục C nên với móng trục A cũng thoả mãn ta không cần tính lại. 5.3. Tính toán đài móng. Gồm: + Tính toán đâm thủng + Tính toán theo lực cắt trên tiết diện nghiêng + Tính toán đài cọc chịu uốn ¨ Tính toán đâm thủng Hình Tháp đâm thủng như hình vẽ: ừ hình tháp đâm thủng ta thấy không có cọc nào trong bốn cọc nằm ngoài phạm vi của tháp đâm thủng tức là đài không bị đâm thủng như vậy với kích thước đài đã chọn thoả mãn về điều kiện chống đâm thủng. ¨ Tính đài chịu uốn: + Theo phương OX: + Theo phương OY: Chọn thép theo hai phương là như nhau: 25f25 có Fa=122,75 cm2 khoảng cách giữa các thép a =160mm. PHẦN III - THI CÔNG (45%) Nhiệm vụ thiết kế: Chương I: Thiết kế biện pháp thi công đất. Chương II: Thiết kế biện pháp và kỹ thuật thi công móng. Chương III: Thiết kế biện pháp và kỹ thuật thi công thân. Chương IV: Lập tiến độ thi công. Chương V: Thiết kế tổng mặt bằng giai đoạn hoàn thiện. Chương VI: Biện pháp an toàn lao động. ----------------------------- Các bản vẽ kèm theo: - 01 bản vẽ thể hiện tiến độ thi công TC01. - 01 bản vẽ thể hiện thi công phần ngầm TC02. - 01 bản vẽ thể hiện thi công phần thân TC03. - 01 bản vẽ thể hiện tổng mặt bằng xây dựng TC04. GVHD: NGUYỄN THỊ VIỆT CHƯƠNG I: THIẾT KẾ BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐẤT Sau khi thi công xong cọc khoan ta tiến hành thi công đào đất. -Cao trình đáy sàn tầng hầm là -3,3m. -Đài cọc cao 2 m do vậy đáy đài có cao trình là -5,3 m. I. Lựa chọn phương án thi công đất: Từ điều kiện địa chất thực tế của công trình, cũng như địa điểm xây dựng công trình ta lựa chọn Phương pháp sử dụng tường chắn bằng ván cừ thép và hệ thống thanh chống. Bởi các diều kiện + Khu vực xây dựng về địa chất gồm những lớp đất yếu: Lớp 1 đất lấp sâu 1.5m Lớp 2 sét mầu xám xanh, dẻo mềm sâu 2.3m Lớp 3 bùn sét pha lẫn hữu cơ 8.5m Việc sử dụng cừ sẽ đảm bảo ổn định cho công tác thi công móng, tránh sụt lở đất, ngăn nứoc thấm từ bên ngoài ảnh hưởng quá trình thi công + Công trình có 1 tầng hầm, dùng cừ có khả năng chống thấm, chống sõi của nước ngầm + Khu vực xây dựng chủ yếu là nhà cao tầng vì vậy dừng cử để tránh ảnh hưởng về sụt lún cho các công trình liền kề… Đây là một phương pháp truyền thống, thông dụng trong thi công phần ngầm có ưu điểm là sử dụng các thiết bị và vật tư đặc chủng, thi công an toàn. Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm như sau : + Quá trình đóng cừ có thể gây chấn động, làm ảnh hưởng nứt lún các công trình có sẵn xung quanh, có khi phải dùng phương pháp ép. + Khi chiều sâu hố đào lớn hơn 3m phải dùng hệ thống thanh chống để giữ ổn định cho cừ chắn, hệ thống này rất tốn kém và còn ảnh hưởng đến không gian thi công. + Hệ thống thanh chống khó chính xác phải cắt đi hàn thêm nhiều lần vừa tốn kém vừa mất thời gian, lại rất to lớn cồng kềnh nên phải dùng những cần trục lớn để lắp dựng và tháo dỡ. Biện pháp khắc phục: + Không dùng búa đóng diesel để tránh rung động cho công trình xung quanh, dùng máy chuyên dụng rung hoặc ép + Đóng cừ đủ sâu để không cần đến hệ thống neo hay thanh chống Chọn phương án tường cừ thép LARSEN đóng xung quanh hố đào; chỉ chừa một dốc cho xe, máy lên xuống. II. Lựa chọn và thi công ván cừ chống thành hố đào: 1. Tính toán cừ thép. Cừ chắn đất cần được kiểm tra về sự ổn định cũng như khả năng chịu lực. Trong phần này, em sẽ tiến hành tính toán cừ về các nội dung: - Chiều sâu cắm của cừ để không phải chống - Khả năng chịu lực của cừ dưới áp lực của đất Mặt cắt địa chất trong phạm vi cắm cừ gồm 3 lớp: Lớp1: Đất lấp dày 1,6 m. Lớp 2: Sét màu dẻo mềm dày 2,3m và Lớp 3: Bùn sét pha lẫn hữu cơ dày 8,5 m và Sơ đồ làm việc của cừ như sau: Giả thiết tường bị phá hoại do bị xoay quanh điểm C, khi đó áp lực chủ động và sức kháng bị động cân bằng với nhau. Độ sâu đóng giả định là s = BC. Sự phân bố áp lực được thể hiện trên hình vẽ. Ta có: Cường độ áp lực chủ động Sức kháng bị động Cân bằng mô men với điểm C ta được: Trong đó: h: chiều sâu lớp đất trên hố đào s: Chiều sâu cắm của cừ Ka, Kp: hệ số áp lực chủ động và bị động Thay số, ta có: h = 5,4 m Chiều sâu cắm cừ tính từ mặt hố đào là: 5,4 + 4,29 = 9,69 m Tra cataloge ta chọn cừ Lăcxen DWU 4300 dài 12m đảm bảo cừ ổn định không cần chống. + DWU 4300: như hình vẽ: - Ưu điểm của cừ thép: + Tường chống khoẻ + Có thể không cần thanh chống hoặc cần rất hạn chế. + Ngăn cản tối đa ảnh hưởng của mực nước ngầm. + Hệ số luân chuyển VK lớn, do đó đạt hiệu quả kinh tế cao. + Tường cừ có thể sử dụng một hay nhiều lớp tuỳ vào yêu cầu công trình và điều kiện thi công. Các đặc trưng hình học như sau: Bộ phận Diện tích mặt cắt Khối lượng Mômen quán tính Mômen kháng uốn Bán kính xoay Diện tích bao cm2 Kg/m cm4 cm3 cm m2/m Cừ đơn 24,7 19,4 330 74 3,7 1,56 1 m dài tường 37,5 29,4 500 112 3,7 2,36 + Kiểm tra khả năng chịu lực của cừ thép đã chọn: Cân bằng lực cắt tác dụng lên cừ, ta tìm được vị trí mômen lớn nhất cách mặt hố đào một khoảng zs: Momen lớn nhất: Ms = 1/6 ´[0,295x(5,4 + 2,4)3 – 3,39x2,43]x0,7 = 10,86 kNm ứng suất lớn nhất trong cừ: Như vậy, cừ đảm bảo khả năng chịu lực. 2. Thi công đóng cừ thép. + San dọn mặt bằng cho các phương tiện cơ giới và người đi lại, thi công đường đi cho xe cơ giới + Kẻ khung định vị trên mặt bằng thi công và tâm cọc, tập kết cọc về vị trí xếp đặt + Vạch tim ở các mặt bên của cọc để theo dõi độ thẳng đứng đứng theo hai phương bằng máy kinh vĩ trong khi đóng cọc, vạch độ dài suốt thân cọc ( 10cm) để theo dõi tốc độ và độ sâu đóng cọc + Lắp ván cừ thép vào giá búa bằng hai dây tời ( dây cẩu cọc, dây cẩu búa). Mũ cừ được làm bằng thép đúc. + Chuẩn vị mũi cọc và bắt đầu tiến hành đóng cọc. + Không cho phép độ xuyên cực đại của cọc cừ quá 50cm/phút. + Đóng cọc đến 1/3 chiều dài thì kiểm tra độ khít của cọc, và độ xuống thẳng của cọc. + Muốn tường cừ thép thật khít và không lệch người ta thường ghép trước một số ván cừ ( 10 ¸ 12 chiếc) ở giữa hai thanh nẹp định vị rồi mới hạ chúng xuống dần làm hai ba đợt. + Ghép trước một số ván cừ lại với nhau sau đó đóng dần xuống làm nhiều đợt. 3. Chọn máy thi công cừ thép. - Ta chọn búa rung để hạ cừ, búa rung truyền lực vào đầu cọc giúp cho cọc có thể xuyên qua các tầng đất nhất định. Nguyên tắc cơ bản của việc đóng rung là giảm ma sát giữa cọc và đất nền. - Các loại đất thích hợp cho việc dùng búa rung là đất rời, cuội sỏi và đất cát. Đặc biệt khi chúng ở trạng tháI bão hoà nước - Chọn búa rung theo công thức sau: Trong đó: F - Lực ly tâm. t - Chiều sâu hạ cừ. G - Khối lượng của cừ => - Ta chọn búa đóng cừ thép là loại búa thường ICE 216 có F thiết kế là F=356 kN - Tra định mức với đóng cọc cừ thép trên mặt đất chiều dài cừ 12m với nhân công 4/7 là 9,54 trên 100 m cừ. Thời gian đóng cọc cừ thép L=2.(28,6+45,1) = 147,4 m là: T = ca máy = 5 ca. - Nhân công phục vụ đóng cọc cừ là N = công Phục vụ thi công cọc cừ là 14 người. 4. Chọn máy rút cừ thép. Ta dùng luôn cần trục làm máy rút cừ thép. Dùng máy chuyên dụng (máy ép, máy rung, búa máy) đóng ván cừ xuống nền đất theo chu tuyến công trình thi công. Chiều sâu đóng tính từ cốt thiên nhiên là S =12 m. Sau khi đóng cừ xong thì tiến hành thi công đào đất. III. Biện pháp kỹ thuật thi công đất cho phương án đã chọn. Phương án đào đất. Lớp đất trờn cựng là lớp đất lấp do đú cần phải đào bỏ, lớp đất này khỏ dày (1,6m). Lớp đất 2 và 3 là đất dớnh ta tiến hành thi cụng đào đất cơ giới. Ngoài ra cỏc tớnh chất của đất ảnh hưởng đến kỹ thuật thi cụng như dộ tơi xốp, độ ẩm của đất, khả năng chống xúi lở và độ dúc cả mỏi đất. Căn cứ vào biện pháp đã chọn để đề ra phương án chọn máy đào, phương án giải quyết đất đào, dựa vào mặt bằng hố đào để có cách thức di chuyển máy, xác định hướng vận chuyển đất. Trước hết đào đất bằng máy từ cốt tự nhiên +0,00m đến cốt -4,20 m ( cốt đáy giằng) sau đó đào bằng tay đến cốt -5,40 đáy đài theo từng rãnh với độ dốc 1 :0,5. Đào máy theo sơ đồ : đào dọc đổ bên. Đối với ôtô vận chuyển đất phải chú ý khoảng cách an toàn cho phép từ ôtô đến mép hố đào. Trong khi nhận đất từ máy đào, giữa ôtô và máy đào phải có khoảng cách an toàn, tầm với của máy đào không đi qua cabin ôtô. Trong khi đổ đất từ máy đào vào ôtô cần chú ý khoảng cách an toàn từ điểm thấp nhất của gầu đào đến điểm cao nhất của ôtô. Khi đào thủ công cần chú ý: Tiến hành đào thủ cụng sau ngày thi cụng đào cơ giới 1 ngày. Thi công đất thủ công yêu cầu số lượng công nhân rất lớn, dễ gây cản trở cho việc đào đất và vận chuyển đất khó khăn do đó ta phải có biện pháp tổ chức tốt, vạch tuyến rõ ràng. Không nên đào nham nhở, như vậy dễ gây tích đọng nước cản trở việc vận chuyển đất và thi công đất, ta nên đào sao cho mặt đất luôn dốc để thoát nước tốt. +) Trong quá trình đào thủ công, nếu gặp đất nơi cát trụt, đất bùn chảy thì phải có biện pháp xử lý nhanh chóng, hiệu quả tránh phải kéo dài thời gian xử lí, gia cố thành hố đào. Khối lượng đất đào lớn mà mặt bằng tương đối chật hẹp , vì vậy để đảm bảo thành hố đào ta dùng biện pháp đóng ván cừ thép giữ thành hố. 2. Tính khối lượng công tác đất 2.1. Khối lượng đào bằng máy: Đào đất tầng hầm bằng máy được tính trên diện tích trong phạm vi hố chắn bằng tường cừ. Diện tích hố móng là: Fhm = 47,2´32,4 = 1529,28 m2. Chiều dày lớp đất đào là: H = 4,2 m (Từ cốt thiên nhiên +0,00 m xuống cốt -4,2 m), như hình vẽ: Vậy khối lượng đất đào tầng hầm là: Vmáy = Fhm´H = 1529,28 x4,2 = 6422,98 m3. 2.1. Khối lượng đào bằng thủ công: Rãnh 1: có kích thước như hình vẽ: Kích thước đáy dưới hố móng: a1 = 4+2´0,1 = 4,2 m. b1 = 29+2´0,1 = 29,2 m. Chiều dày lớp đất đào là: H = 1,2 m Kích thước đáy trên hố móng: a2 = a1 +2´0,5´H = 4,2 + 2´0,5´1,2 = 5,4 m. b2 = b1 +2´0,5´H = 29,2 + 2´0,5´1,2 = 30,4 m. Vậy khối lượng đất đào các hố móng đài là: V1 = =. Rãnh 2: có kích thước như hình vẽ: Kích thước đáy dưới hố móng a1 = 12,2 + 2´0,1 = 12,4 m. b1 = 29,0 + 2´0,1 = 29,2 m. Chiều dày lớp đất đào là: H = 1,2 m Kích thước đáy trên hố móng : a2 = a1 +2´0,5´H = 12,4 + 2´0,5´1,2 = 13,6 m. b2 = b1 +2´0,5´H = 29,2 + 2´0,5´1,2 = 30,4 m. Vậy khối lượng đất đào các hố móng đài Đ4 là: V2= Rãnh 3: có kích thước như hình vẽ: Kích thước đáy dưới hố móng: a1 = 4 + 2´0,1 = 4,2 m. b1 = 24 + 2´0,1 = 24,2 m. Chiều dày lớp đất đào là: H = 1,2 m ( chiều cao đài). Kích thước đáy trên hố móng : a2 = a1 +2´0,5´H = 4,2 + 2´0,5´1,2 = 5,4 m. b2 = b1 +2´0,5´H = 24,2 + 2´0,5´1,2 = 25,4 m. Vậy khối lượng đất đào các hố móng đài Đ4 là: V3= Vậy tổng khối lượng đất đào bằng thủ công các hố móng là: V= 343,584 + 465,024 + 285,94 = 1094,60 m3 3. Chọn máy thi công đất: 3.1. Chọn máy đào đất: Máy đào đất được chọn sao cho đảm bảo kết hợp hài hoà giữa đặc điểm sử dụng máy với các yếu tố cơ bản của công trình như : - Cấp đất đào, mực nước ngầm. - Hình dạng kích thước, chiều sâu hố đào. - Điều kiện chuyên chở, chướng ngại vật. - Khối lượng đất đào và thời gian thi công (Vm = 6236,58 m3 < 20000 m3 ) Dựa vào nguyên tắc đó ta chọn máy đào là máy xúc gầu nghịch (một gầu), dẫn động thuỷ lực, mã hiệu E0 - 4321 như hình vẽ có các thông số kỹ thuật sau: + Dung tích gầu (q) = 0,65m3 + Bán kính gầu (R) = 8,95m. + Độ cao nâng gầu lớn nhất (h) = 5,5m. + Độ sâu đào được sâu nhất (H) = 5,5m. + Trọng lượng máy = 19,2 tấn. + Thời gian thực hiện 1 chu kỳ (tck) = 16 giây. + Khoảng cách từ đuôi máy đến trục quay = 2,6m. + Chiều rộng thân máy = 3m. + Chiều cao thân máy (c) = 4,2m. Năng suất của máy đào: N = 60 . q . Kđ . . hck . Ktg . (m3/h). Trong đó: q: dung tích gầu q = 0,65 (m3). Kđ: hệ số đầy gầu Kđ = 1 Kt: hệ số tơi của đất Kt = 1,2 Ktg: Hệ số sử dụng thời gian Ktg = 0,7 Kquay : hệ số phụ thuộc vào jquay cần với Ktg = 1,2 và jquay = 1350. Kvt: hệ số phụ thuộc vào điều kiện đổ đất của máy xúc Ktg = 1,1 khi đổ lên thùng xe. hck : số chu kỳ đào trong 1 phút : h = 60/Tck. Tck = tck . Kvt . Kquay = 16 . 1,1 . 1,2 = 21,12 (giây). ® hck = = 2,84 (s-1). ® N = 60 . 0,65 . 1 . . 2,84 . 0,7 = 64,63 (m3/h). Vậy tổng thời gian đào đất bằng máy là: t = 3.2. Chọn ô tô vận chuyển đất: Quãng đường vận chuyển trung bình : L =5 km = 5000m. Thời gian một chuyến xe: t = tb + + tđ + + tch. Trong đó: tb -Thời gian chờ đổ đất đầy thùng. Tính theo năng suất máy đào , máy đã chọn có N = 64,63 m3/h; Chọn xe vận chuyển là TK 20 GD-Nissan. Dung tích thùng là 5 m3; để đổ đất đầy thùng xe (giả sử đất chỉ đổ được 80% thể tích thùng) là: tb = = 3,71 phút. v1 = 25 (km/h), v2 = 35 (km/h) - Vận tốc xe lúc đi và lúc quay về. = Thời gian đổ đất và chờ, tránh xe là: tđ = 2 phút; tch = 3 phút; Þ t = 3,71´60+(0,15+0, 2)´3600 + (2+3)´60 = 1783 (s) = 0,496 (h). Số chuyến xe trong một ca: m = (Chuyến) Số xe cần thiết cho 1 ca: n = . Chọn n = 7 (xe). 4. Thiết kế tuyến di chuyển khi thi công đất: + Thiết kế tuyến di chuyển của máy đào: Máy đào gầu nghịch mã hiệu E0-4321, máy di chuyển giật lùi về phía sau. Tại mỗi vị trí đào máy đào xuống đến cốt đã định, xe chuyển đất chờ sẵn bên cạnh, cứ mỗi lần đầy gầu thì máy đào quay sang đổ luôn lên xe vận chuyển. Chu kỳ làm việc của máy đào và hai máy vận chuyển đã được tính toán là khớp nhau để tránh lãng phí thời gian các máy phải chờ nhau. Tuyến di chuyển của máy đào được thiết kế đào sau cho đảm bảo tiêu chuẩn trong khoảng 5D thì thời gian gián đoạn thi công tối thiểu là 7 ngày, sau khi cắm cừ xong đến đâu thì tiến hành đào đất. CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BIỆN PHÁP VÀ KỸ THUẬT THI CÔNG MÓNG I. Khối lượng bê tông đài và giằng móng cho toàn bộ công trình. + Khối lượng bê tông đài: Khối lượng bê tông lót đài móng và giằng móng: II. Thiết kế ván khuôn. 1. Lựa chọn loại cốp pha sử dụng: Hiện nay trong xây dựng sử dụng hai hệ ván khuôn chính là hệ ván khuôn bằng gỗ và hệ ván khuôn định hình (bằng thép hay bằng gỗ dán có sờn thép gia cờng ) Hệ ván khuôn bằng gỗ đòi hỏi mất nhiều công sức chế tạo, khó thay đổi kích thước (nhiêù cột chống khó luân chuyển được) độ linh hoạt kém tỉ lệ hao hụt lớn . Hệ ván khuôn định hình bằng thép hay bằng gỗ dán có sờn thép gia cờng dễ tháo lắp, thi công nhanh, bề mặt cấu kiện thi công đẹp, hệ số luân chuyển lớn . Số lượng móng lớn nên đòi hỏi một lượng ván khuôn rất lớn nên việc sử dụng ván khuôn có độ bền lớn sẽ đem lại hiệu quả cao. Do vậy ta chọn dùng ván khuôn định hình bằng thép có hệ số luân chuyển lớn vừa đem lại hiệu quả thi công cao vừa phù hợp với khả năng đáp ứng của thị trờng.Ván thép định hình của hãng Nittetsu chế tạo, gông gỗ hoặc thép,xà gồ gỗ,giáo PAL,cột chống đơn do Hoà Phát chế tạo Bộ ván khuôn bao gồm : - Các tấm khuôn chính. - Các tấm góc (trong và ngoài). - Các phụ kiện liên kết : móc kẹp chữ U, chốt chữ L. - Thanh chống kim loại. Ưu điểm của bộ ván khuôn kim loại: + Rất "đa năng" được lắp ghép cho các đối tượng kết cấu khác nhau: móng khối lớn, sàn, dầm, cột, bể. + Trọng lượng các ván nhỏ, tấm nặng nhất khoảng 16 Kg, thích hợp cho việc vận chuyển lắp, tháo bằng thủ công. Rộng (mm) Dài (mm) Cao (mm) Mômen quán Tính (cm4) Mômen kháng uốn (cm3) 300 300 220 200 150 150 100 1800 1500 1200 1200 900 750 600 55 55 55 55 55 55 55 28,46 28,46 22,58 20,02 17,63 17,63 15,68 6,55 6,55 4,57 4,42 4,3 4,3 4,08 Bảng đặc tính kỹ thuật tấm khuôn góc trong : Kiểu Rộng (mm) Dài (mm) 70 60 30 1500 1200 900 150´150 1800 1500 100´150 1200 900 750 600 Bảng đặc tính kỹ thuật tấm khuôn góc ngoài : Kiểu Rộng (mm) Dài (mm) 100´100 1800 1500 1200 900 750 600 2. Thiết kế cốp pha đài và giằng : 2.1. Tổ hợp ván khuôn. - Với đài móng Đ1, Đ2, Đ3 có kích thước 4mx4mx2m chọn các loại ván khuôn sau: Tên ván khuôn Rộng (mm) Dài (mm) Dày (mm) Số lượng Tấm chính C1 200 1200 55 152 Góc ngoài N1 100x100 1200 55 8 - Với đài móng Đ4 có kích thước 4mx4mx2m chọn các loại ván khuôn sau: Tên ván khuôn Rộng (mm) Dài (mm) Dày (mm) Số lượng Tấm chính C1 200 1200 55 117 Góc ngoài N1 100x100 1200 55 8 -Với đài móng Đ5 có kích thước 10,5mx10mx2m chọn các loại ván khuôn sau: Tên ván khuôn Rộng (mm) Dài (mm) Dày (mm) Số lượng Tấm chính C1 200 1200 55 297 Góc ngoài N1 100x100 1200 55 8 - Ván khuôn đài được ghép dọc ván. 2.2. Tính khoảng cách giữa các nẹp ngang ván thành đài móng. - Sơ bộ bố trí khoảng cách giữa các nẹp ngang là 60 cm theo kích thước thực tế của thành đài móng. Ta tính toán kiểm tra lại kích thước trên. - Sơ đồ tính: Sơ đồ tính ván thành đài móng là dầm liên tục. Các gối tựa là vị trí các nẹp ngang áp vào thành ván khuôn. -Xác định tải trọng tác dụng lên ván khuôn thành có bề rộng b = 0,2 m theo TCVN- 4453: + áp lực do vữa bê tông mới đổ: q1tc = g*b*H = 2500*0.2*0.75 = 350 (kG/m) q1tt = 1.2*350=420 kG/m + Tải trọng do đầm bê tông gây ra: q2tc = 130*b=130 * 0.2 = 26(kG/m). q2tt = 1.3*26 =33,80 kG/m +Tải trọng do bơm bê tông gây ra: q3tc =400*b = 400*0.2=80 kG/m q3tt =1.3*80=104 kG/m Vậy tổng tải trọng tác dụng lên ván khuôn là: qtc= 350 + 26 + 80 = 456 (kG/m) qtt = 420 + 33.8 + 104 = 557.80 (kG/m) -Tính khoảng cách giữa các nẹp đứng: Theo điều kiện bền: M : mô men uốn lớn nhất trong dầm. M = W : mô men chống uốn của ván khuôn. Với ván khuôn b = 20 cm có W = 4,42 cm3; J = 20,02 (cm4) Þ l £ (cm). Theo điều kiện biến dạng: Þ l £ (cm). Vậy chọn khoảng cách giữa các nẹp ngang là: l = 60 cm đảm bảo cho một nẹp ngang tại chỗ ghép giữa các tấm ván khuôn thành. 2.3. Khoảng cách giữa các cột chống nẹp ngang. Chọn nẹp ngang là thép hình L80x6 các cột chống được chống trực tiếp vào các nẹp ngang. Chọn khoảng cách giữa các cột chống là l = 60 cm. 2.4. Tính khoảng cách giữa các nẹp đứng ván thành giằng móng. Giằng móng có kích thước 0,4x0,8 m. Sử dụng loại ván khuôn 1.2x0.2 m thống nhất với ván khuôn đài ghép nằm ngang. Tải trọng tác dụng lên ván khuôn thành giằng móng được xác định theo TCVN-4453: + áp lực do vữa bê tông mới đổ: q1tc = g*b*H = 2500*0.2*0.7 = 350(kG/m) q1tt = 1.2*350 = 420 kG/m Trong đó 0,7m là chiều sâu tác dụng của đầm =1.4r với r là bán kính tác dụng của đầm, r=50 cm + Tải trọng do đầm bê tông gây ra: q2tc = 130*b = 130 * 0.2 = 26kG/m. q2tt = 1.3*26 = 33,8 kG/m +Tải trọng do bơm bê tông gây ra: q3tc =400*b = 400*0.2 = 80 kG/m q3tt =1.3*80 = 104 kG/m Vậy tổng tải trọng tác dụng lên ván khuôn là: qtc= 350 + 26 + 80 = 456kG/m qtt = 420 + 33,8 + 104 = 557,8kG/m Tính khoảng cách giữa các nẹp đứng: Theo điều kiện bền: M : mô men uốn lớn nhất trong dầm. M = W : mô men chống uốn của ván khuôn. Với ván khuôn1200x200 có W = 4,42 cm3; J = 20,02 (cm4) Þ l £ (cm). Theo điều kiện biến dạng: l £ (cm). Vậy chọn khoảng cách giữa các nẹp đứng là: l = 60 cm đảm bảo cho tại chỗ ghép giữa các tấm ván có một nẹp đứng III. Công tác ván khuôn đài, giằng móng. Công tác bêtông lót - Sau khi đào sửa móng bằng thủ công xong ta tiến hành đổ bêtông lót móng . Bêtông lót móng cấp độ bền B12,5 được đổ dưới đáy đài và lót dưới giằng móng với chiều dày 10 cm , rộng hơn đáy đài và đáy giằng 10 cm về mỗi bên . - Bêtông lót móng được trộn thủ công tại công trường , được vận chuyển bằng xe cải tiến rồi đưa xuống . Sau đó được san phẳng , đập mặt để tăng thêm độ chặt . Công tác cốt thép - Sau khi bêtông đủ cường độ chịu lực tiến hành lắp đặt cốt thép móng . Cốt thép được gia công tại bãi thép của công trường theo đúng chủng loại và kích thước theo thiết kế. Vận chuyển,dựng lắp và buộc thép bằng thủ công.Qúa trình lắp đặt cốt thép cần chú ý một số điểm sau: - Lắp đặt cốt thép kết hợp với việc lấy tim trục cột từ các mốc định vị từ ngoài công trình vào bằng thước giây hoặc bằng máy kinh vĩ. Tim trục cột và vị trí đài móng phải đợc kiểm tra chính xác. - Cốt thép chờ cổ móng được bẻ chân và được định vị chính xác bằng một khung gỗ sao cho khoảng cách thép chủ được chính xác theo thiết kế. Sau đó đánh dấu vị trí cốt đai, dùng thép mềm f = 1 mm buộc chặt cốt đai vào thép chủ và cố định lồng thép chờ vào đài cọc. - Để đảm bảo lớp bảo vệ,dùng các con kê đúc sẵn có sợi thép mềm, buộc vào các thanh thép chủ. - Sau khi hoàn thành việc buộc thép cần kiểm tra lại vị trí của thép đài cọc và thép giằng. - Cốt thép đài được ghép thành lồng thép nên phải chú ý không để lồng thép xô lệch , biến dạng . Công tác ván khuôn Sau khi lắp đặt xong cốt thép móng tiến hành lắp dựng ván khuôn móng và giằng móng Ván khuôn móng và giằng móng dùng ván khuôn thép định hình đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường . Tổ hợp các tấm ván khuôn thép theo các kích cỡ phù hợp với móng và giằng móng , các ván khuôn được liên kết với nhau bằng chốt . Dùng con kê ép vào các thanh thép phía ngoài của lồng thép để tạo lớp bảo vệ . Dùng các thanh chống xiên chống tựa lên mái dốc của hố móng và các thanh nép đứng của ván khuôn . Trong quá trình thi công tránh chạm vào lồng thép . Công tác đổ bêtông Sau khi hoàn thành công tác ván khuôn móng tiến hành đổ bêtông móng . Bêtông móng được dùng loại bêtông thương phẩm cấp độ bền B20 , thi công bằng máy bơm bêtông . Công việc đổ bêtông được thực hiện từ vị trí xa về gần vị trí máy bơm , khoảng cách từ miệng ống bơm đến vị trí đổ phải < 2m . Bêtông được chuyển đến bằng xe chuyên dùng và được bơm liên tục trong quá trình thi công . Bêtông phải được đổ phân lớp , mỗi lớp dày 60 cm ,đổ đến đâu dùng đầm dùi để dùi ngay đến đấy . Khi đầm xong một vị trí , để di chuyển tới một vị trí khác phải rút đầm ra và tra đầm từ từ . Khoảng cách giữa 2 vị trí đầm phải < 2ro ( bán kính ảnh hưởng của đầm ) . Do chiều cao đài móng 2,5m , hệ số bề mặt của bê tông bản đáy tuơng đối nhỏ , cường độ tương đối cao , lượng xi măng dùng nhiều , ngoài ra còn có yêu cầu không thấm nước, chống xâm thực . Trong thực tế vấn đè lớn nhất ảnh hưởng đến chất lượng thi công móng bê tông cốt thép khối lớn là vấn đề nứt . Vì vậy để giảm sinh vết nứt người ta có thể sử dụng các biện pháp sau: Dùng phụ gia để làm nhiệt lượng toả ra của xi măng bé đi Để đảm bảo bêtông mới đổ có điều kiện đông cứng thích hợp , tránh vì co ngót sớm mà sinh ra nứt thì sau khi đổ xong phải kịp thời che đậy và giữ nước bảo dưỡng đảm bảo bề mặt luôn ẩm ướt . Nhưng cần chú ý nước ding khi bảo dưỡng cần đảm bảo độ chênh nhiệt độ bề mặt và bên trong không được vượt quá nếu không phải đậy bằng ni lông và vật liệu giữ nhiệt để đạt dược hiệu quả vừa giữ nước vừa giữ nhiệt . Đối với bê tông khối lớn đổ bê tông theo lớp độ dày mỗi lớp thường là 80- 100 cm. Như vậy để tăng nhanh toả nhiệt , giảm toả nhiệt khi bê tông đông cứng giảm độ chênh nhiệt độ trong ngoài tránh ứng suất chênh nhiệt độ làm nứt . Thời gian ngắt quãng chia lớp em chọn cứ dổ khoảng 40 cm thì công nhân lại đầm và yêu cầu khi thi công phải xử lí khe chia lớp . Các biện pháp: sau khi đục sờm bề mặt , làm sạch bề mặt , rửa sạch rải lớp vữa cát có ít đá nhỏ tiếp tục đổ lớp bê tông lên trên , khi nối khe là phải đục (mài đi lớp vữa bên ngoài của bê tông cũ). Đối với mặt bằng móng như vậy em tiến hành đổ bê tông móng PĐ1 trước . Vì cốt móng tại lõi thang máy thấp hơn so với cốt các móng lân cận –1,9m nên để thuận lợi cho thi công ta sẽ tiến hành trước dể có thể đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc đi lại của công nhân. Công tác bảo dưỡng bêtông Bêtông sau khi đổ 4 ¸ 7 giờ phải được tưới nước bảo dưỡng ngay . Hai ngày đầu cứ 2 giờ tưới nước một lần , những ngày sau từ 3¸ 10 giờ tưới nước một lần tuỳ theo điều kiện thời tiết . Bêtông phải được giữ ẩm ít nhất là 7 ngày đêm . Trường hợp nếu trời nắng to phải phủ cát hoặc đắp bao tải và dội nước như thường.Trong quá trình bảo dưỡng bêtông nếu có khuyết tật phải được xử lý ngay . Công tác tháo ván khuôn móng Ván khuôn móng được tháo sau khi bêtông đạt cường độ 25 kG/cm2 ( 1¸ 2 ngày sau khi đổ bêtông ) . Trình tự tháo dỡ được thực hiện ngược lại với trình tự lắp dựng ván khuôn . CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BIỆN PHÁP VÀ KỸ THUẬT THI CÔNG PHẦN THÂN Quá trình thi công phần thân gồm: + Lắp dựng cốt thép cột, vách + Đổ bê tông cột vách + Tháo ván khuôn cột vách + Ghép ván khuôn dầm sàn + Đổ bê tông dầm sàn + Bảo dưỡng bê tông + Tháo dỡ ván khuôn dầm sàn + Thi công mái + Xây tường + Hoàn thiện + Biện pháp thi công: + Máy vận chuyển bê tông: Bê tông cột vách được đổ bằng cần trục tháp cho toàn bộ nhà. Bê tông dầm sàn được đổ bằng cần trục tháp do với chiều cao hơn 30m thì máy bơn di động ít hiệu quả. Nếu dùng máy bơm cố định biện pháp neo giữ rất phức tạp. + Các loại vật liệu rời như gạch, cát, sỏi,...được vận chuyển bằng vận thăng. Ván khuôn, xà gồ cột chống được vận chuyển lên bằng cần trục tháp. I. Thiết kế ván khuôn 1. Lựa chọn loại ván khuôn Hiện nay trong xây dựng sử dụng hai hệ ván khuôn chính là hệ ván khuôn bằng gỗ và hệ ván khuôn định hình (bằng thép hay bằng gỗ dán có sườn thép gia cường) Hệ ván khuôn bằng gỗ đòi hỏi mất nhiều công sức chế tạo, khó thay đổi kích thước (như cột chống nếu chiều cao tầng khác nhau thì khó luân chuyển được) độ linh hoạt kém tỉ lệ hao hụt lớn. Hệ số luân chuyển ván khuôn gỗ chỉ được 3 – 7 lần. Hệ ván khuôn bằng thép hay gỗ định hình có gia cường thép dễ tháo lắp, thi công nhanh, bề mặt cấu kiện thi công đẹp, hệ số luân chuyển lớn (50 – 200 lần) Công trình nhà cao tầng (11 tầng) trong đó các tầng từ 2-11 là các tầng có kích thước giống nhau. Hơn nữa cột dầm sàn đều có kích thước tiết diện giống nhau nhiều. Cho nên ván khuôn giống nhau là lớn. đòi hỏi lượng ván khuôn rất lớn nên việc sử dụng ván khuôn có độ bền sẽ đem lại hiệu quả cao. Do vậy ta chọn ván khuôn định hình bằng thép có hệ số luân chuyển lớn vừa đem lại hiệu quả kinh tế cao vừa đem lại hiệu quả thi công và phù hợp với đáp ứng của thị trường. 2. Thiết kế ván khuôn sàn 2.1. Tải trọng tác dụng lên ván sàn Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là lực phân bố đều qtt bao gồm tĩnh tải của bê tông sàn, ván khuôn và các hoạt tải trong quá trình thi công + Tĩnh tải: Bao gồm tải trọng do bê tông cốt thép và tải do ván sàn Tải trọng do bê tông cốt thép sàn Trong đó: n1 : hệ số vượt tải h : chiều dày bản sàn gbt: trọng lượng của bê tông Tải trọng do ván khuôn sàn Trong đó : n1 hệ số vượt tải P2tc tải trọng tiêu chuẩn của ván thép định hình Vởy tổng tĩnh tải tính toán là: Hoạt tải: bao gồm hoạt tải sinh ra do người và phương tiện di chuyển trên sàn, do quá trình đầm bêtông và do đổ bê tông vào ván khuôn. Hoạt tải sinh ra do người và phương tiện di chuyển trên mặt sàn: Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do người và phương tiện gây ra lây = 250 kG/m2 Hoạt tải do quá trình đầm bê tông và đổ bê tông: Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do quá trinh đầm và đổ bê tông gây ra là 400 kg/m2 Vởy tổng hoạt tải tính toán là: Tổng tải trọng tính toán tác dụng: Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng: 2.2. Tính toán kiểm tra ván sàn Sơ đồ tính toán ván sàn là: Coi ván sàn như dầm liên tục kê lên các gối tựa là xà gồ loại 1. Thiết kế ván cho ô sàn điển hình kích thước 8x7m bề rộng dầm là 0,3m. Chiều rộng của ô là 7,7x6,7m dùng ván khuôn rộng 0,3m - dài 1,5m và ván khuôn rộng 0,2 – dài 1,2m. Khoảng cách giữa các xà gồ được tính toán sao cho đảm bảo điều kiện bền và điều kiện ổn định cho ván sàn. Sơ bộ chọn khoảng cách giữa xà gồ loại 1 là 1,0m. Cắt dải bản có bề rộng b = 0,3m bằng bề rộng của một tấm ván khuôn để tính p = 399,3kg/m Tải trọng tác dụng lên dải 0,3m là: + Điều kiện biền: Trong đó: Tra bảng với loại ván khuôn rộng 30cm W = 6,55cm3 Điều kiện bền Þ Điều kiện bền được thoả mãn + Điều kiện ổn định: Thay số ta có: Theo quy phạm, độ võng cho phép được xác định theo công thức: So sánh ta có: f = 0,041 < [f] = 0,25cm Þ Điều kiện ổn định được thoả mãn Vậy khoảng cách giữa các xà gồ loại 1 là 1,0m. Nhưng tuỳ trường hợp cụ thể ta bố trí hợp lý. 2.3. Tính toán kiểm tra độ ổn đinh của xà gồ loại 1 Hệ xà gồ vuông góc với phương dọc của ván khuôn tựa lên hệ các xà gồ loại 2 (khoảng cách giữa các hệ xà gồ loại 2 phía dưới bằng bề rộng giáo định hình là 120cm) Sơ đồ tính toán xà gồ là dầm liên tục khoảng cách các gối là 120cm chịu tác dụng của các lực tập trung tại các vị trí có sườn thép ván khuôn kê lên ( lực đặt lên xà gồ là lực tập trung nhưng số lượng nhiều nên ta coi như là lực phân bố) Do l = 120cm nên ta chon xà gồ loại1 có tiết diện là 10x10cm có đặc trưng hình học sau: Mô men quán tính của xà gồ: Mô men kháng uốn W : + Kiểm tra điều kiện bền: Vởy điều kiện bền được đảm bảo + Kiểm tra điều kiện biến dạng: Vậy: Theo quy phạm độ võng cho phép được tính theo công thức: Ta thấy: f < [f] điều kiện ổn định được đảm bảo 2.4. Tính toán, kiểm tra độ ổn định của xà gồ loại 2 Hệ xà gồ loại 2 vuông góc với hệ xà gồ loại 1 tựa lên hệ cột chống là các giáo thép (khoảng cách =1200mm). Sơ đồ tính là dầm liên tục chịu tải tập trung Các lực tập trung đặt tại gối của của dầm liên tục Chọn xà gồ có tiết diện 10x10 cm Mô men quán tính I của xà gồ: Mô men kháng uốn W : + Kiểm tra điều kiện bền: Vậy điều kiện bền được đảm bảo + Kiểm tra điều kiện biến dạng: Theo quy phạm độ võng cho phép được tính theo công thức: Ta thấy: f < [f] điều kiện ổn định được đảm bảo 3. Thiết kế ván khuôn dầm. 3.1. Thiết kế đáy ván dầm. Kích thước tiết diện dầm là bxh = 30x80 cm Đáy dầm dùng loại ván khuôn thép định hình có chiều rộng là 30cm chiều dài là 150cm Đặc trưng tiết diện ván đáy như sau: I= 28,46 cm4, W = 6,55 cm3 Xác đinh tảI trọng tác dụng lên ván đáy dầm: TảI trọng do bê tông cốt thép: TảI trọng do ván khuôn: Hoạt tảI do quá trình đầm và đổ bê tông: Vậy: Tổng tảI trọng tính toán là: Tổng tảI trọng tiêu chuẩn: * Tính toán ván đáy dầm: Coi ván đáy dầm như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là xà gồ ngang các xà gồ ngang được kê lên các xà gồ dọc gọi khoảng cách giữa các xà gồ ngang là l. + Tính theo điều kiện bền: Trong đó: Ta có: + Tính theo điều kiện biến dạng: Þ Từ điều kiện bền và điều kiện biến dạng ta chọn khoảng cách bố trí các xà gồ ngang là: l = 100 cm * Tính toán kiểm tra xà gồ ngang: -Chọn xà gồ ngang có tiết diện: 100x100mm có: Mô men quán tính: Mô men kháng uốn: Hệ xà gồ vuông góc với phương dọc của ván khuôn tựa lên hệ các xà gồ loại 2 (khoảng cách giữa các hệ xà gồ loại 2 phía dưới bằng khoảng cách giữa các cột chống đơn sơ bộ chọn khoảng cách các cột chống đơn là l = 100cm). + Kiểm tra điều kiện bền: Vậy điều kiện bền được đảm bảo + Kiểm tra điều kiện biến dạng: Vậy: Theo quy phạm độ võng cho phép được tính theo công thức: Ta thấy: f < [f] điều kiện ổn định được đảm bảo * Tính toán, kiểm tra độ ổn định của xà gồ loại 2 Hệ xà gồ loại 2 vuông góc với hệ xà gồ loại 1 tựa lên hệ cột chống là các giáo thép (khoảng cách =1000mm). Sơ đồ tính là dầm liên tục chịu tải tập trung Các lực tập trung đặt tại gối của của dầm liên tục Chọn xà gồ loại 2 có tiết diện 10x10 cm. Mô men quán tính I của xà gồ: Mô men kháng uốn W : + Kiểm tra điều kiện bền: Vậy điều kiện bền được đảm bảo + Kiểm tra điều kiện biến dạng: Theo quy phạm độ võng cho phép được tính theo công thức: Ta thấy: f < [f] điều kiện ổn định được đảm bảo 3.2. Tính toán ván thành. Ván thành dầm ta sử dụng chủ yếu là ván khuôn thép định hình có chiều rộng 300 mm và chiều dài 1500mm có các đặc chưng hình học: Mô men quán tính I = 28,46cm4 và mô men chống uốn W = 6,55 cm3. Chiều cao ván khuôn thành dầm là: TảI trọng do vữa bê tông: Trong đó: n1 hệ số vượt tảI n1=1,2 g = 2500kg/m3 trọng lượng bê tông h = 0,65m chiều cao thành dầm Hoạt tảI do quá trình đầm bê tông và đổ bê tông: Trong đó n2=1,3 hệ số vượt tải ptc tải trọng tiêu chuẩn Vậy tổng tải trọng tính toán là: Tổng tảI trọng tiêu chuẩn là: Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 tấm ván khuôn là: TảI trọng tiêu chuẩn: Coi ván khuôn thành dầm như dầm liên tục tựa lên các gối tựa là các thanh nẹp đứng. Khoảng cách giữa các gối là khoảng cách giữa các nẹp. Tính khoảng cách các nẹp +Theo điều kiện bền: Trong đó: + Theo điều kiện biến dạng Từ điều kiện bền và điều kiện ổn định ta có khoảng cách hợp lý giữa các nẹp là l=90cm. 4. Thiết kế ván khuôn cột Kích thước cột: bxh=90x90cm Ván khuôn cột dùng loại ván khuôn định hình. Tuỳ theo hình dạng kích thước cột mà ván khuôn thép được được tổ hợp từ các loại kích thước khác nhau, với cột 90x90cm ta dùng tổ hợp 3 tấm ván khuôn thép rộng 30cm. Đặc trưng hình học của loại ván khuôn này là: I=28,46cm4 ; W=6,55cm3 4.1. Xác định tải trọng tác dụng vào ván khuôn Tải trọng do vữa bê tông Với: n1 hệ số vượt tải n1=1,2 g = 2,5t/m3 trọng lượng riêng của bê tông cốt thép R = 0,7m bán kính tác dụng của đầm dùi loại đầm trong, lấy H = R = 0,7m Hoạt tải do quá trình đầm và đổ bê tông Tổng tải trọng tác dụng: Tải trọng tác dụng lên một ván tấm ván khuôn rộng 0,3m là: ptt = 2620x0,3 = 786 Gg/m ptc = 2150x0,3 = 645 kG/m 4.2. Tính toán ván khuôn cột Coi ván khuôn cột như dầm liên tục tựa lên các gối tựa là các gông, khoảng cách giữa các gối tựa là khoảng cách giữa các gông. Tính toán khoảng cách giữa các gông Theo điều kiện bền: Trong đó : Theo điều kiện biến dạng: Từ điều kiện bền và điều kiện biến dạng ta chọn khoảng cách giữa các gông cột là 0,9m 4.3. Chọn và tính toán gông Chọn gông sắt vì khả năng chịu lực của gông sắt là lớn hơn các loại gông khác, áp lực phân bố lên gông là: Mô men lớn nhất : Điều kiện bền: Chọn gông thép là thép góc L75x50 có I = 52,4cm4, W = 20,8cm3 Điều kiện biến dạng Độ võng cho phép : 5. Thiết kế ván khuôn vách: Sử dụng ván khuôn thép cho vách là hợp lí do vách là cấu kiện phẳng và có diện tích lớn. Ván khuôn thép có hệ số luân chuyên lớn và tạo được mặt phẳng theo yêu cầu 5.1. Xác định tải trọng tác dụng ván khuôn Tải trọng do vữa bê tông: Với : n1 hệ số vượt tải n1=1,2 g = 2,5t/m3 trọng lượng riêng của bê tông cốt thép h=0,3m là khoảng ảnh hưởng của đầm và bê tông chưa khô Hoạt tải do quá trình đầm và đổ bê tông chưa khô Tổng tải trọng tác dụng là: Tải trọng tác dụng lên 1 tấm ván khuôn là: 5.2. Tính toán ván khuôn vách Coi ván khuôn vách tính toán như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là các gông. Khoảng cách giữa các gối tựa là khoảng cách các gông Tính khoảng cách các gông: Theo điều kiện bền: Trong đó : Theo điều kiện biến dạng: Chọn khoảng cách giữa các gông là 0,9m 5.3. Chọn và tính toán gông + Chọn dùng phương án ván khuôn ghép đứng, gông ghép ngang áp lực phân bố dều trên gông là: Gông đựơc tính như dầm liên tục chịu tải trọng phân bố đều với các gối tựa là các gông đứng. Giả thiết khoảng cách giữa các gông đứng là 1m Theo điều kiện bền: Trong đó : . Chọn gông là 2 thép Ì chiều cao 50mm cánh rộng 32mm có I=45,6cm4 và W=18,34cm3 Kiểm tra độ võng: Độ võng cho phép: ( thoả mãn) 5.4. Chọn và kiểm tra đường kính bu lông Sử dụng loại bu lông có ren sẵn một đầu đường kính f12. Ta kiểm tra lại khả năng chịu lực của bu lông: Bu lông chịu kéo do lực truyền từ gông cột vào Diện tích yêu cầu của bu lông là: Bu lông f12 có diện tích F=1,2cm2>Fyc II. Thống kê khối lượng công tác 1. Tính khối lượng cộng tác ván khuôn. Khối lượng công tác ván khuôn cột, dầm, sàn, vách lõi ta tính theo bảng Với cầu thang bộ, do kích thước phức tạp nên ta tính riêng + Cầu thang bộ CT1: Cầu thang có 2 vế, trong đó bản có kích thước 1x2,43m Diện tích ván khuôn là: 2x1x2,43= 4,86 m2 Dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ: 2,18x(0,25+0,22+4x0,28)=3,47m2 Chiếu nghỉ: 0,87x2,18 = 1,9 m2 Tổng diện tích ván khuôn cầu thang CT1 là: 4,86+3,47+1,9=10,23m2 + Cầu thang bộ CT2: Cầu thang 2 vế, trong đó mỗi bản có kích thước 1,22x2,43m, chiếu nghỉ có kích thước 1,08x2,72m Dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ: 2,72x(2x0,22+4x0,28)=4,24m2 Tổng diện tích ván khuôn thang là: 2x2,43x1,22+1,08x2,72+4.24=13,11m2 2. Tính khối lượng công tác cốt thép Khối lượng cốt thép được lập thành bảng (phụ lục) 3. Tính khối lượng công tác bê tông Khối lượng bê tông được lập thành bảng (phụ lục) III. Chọn máy thi công. - Đối với các nhà cao tầng (công trình thiết kế cao 11 tầng) biện pháp thi công tiên tiến, có nhiều ưu điểm là sử dụng máy bơm bê tông. Để phục vụ cho công tác bê tông, chúng ta cần giải quyết các vấn đề như vận chuyển người, vận chuyển ván khuôn và cốt thép cũng như vật liệu xây dựng khác lên cao. Do đó ta cần chọn phương tiện vận chuyển cho thích hợp với yêu cầu vận chuyển và mặt bằng công tác của từng công trình. 1. Chọn cần trục tháp Công trình “Nhà ở và văn phòng cho thuê Mỹ Đình -Hà Nội ” chiều dài 39.4m, tổng chiều cao bằng 39.50 m do đó để phục vụ thi công ta cần bố trí 1 cần trục tháp , để cẩu lắp bê tông cốt thép, ván khuôn, các thiết bị máy móc ,dàn thép . 1.1. Khối lượng yêu cầu cần trục tháp vận chuyển trong một ca: (Tính cho tầng 5) Bê tông: Qbt = (Q cột-vách/1ca + Q dầm-sàn/1ca) Tổng thể tích cột vách là: 80.7 m3 => khối lượng tương đương là : Q1 = 80,7x2,5 = 210,75 tấn. Dự kiến đổ trong 6 ca, mỗi ca 33,63 tấn Tổng khối lượng bê tông dầm sàn cầu thang là: 168,25 m3 => khối lượng tương đương là : Q2 = 2,5x168,25 = 420,625 tấn. Số phân khu tối đa 6, khối lượng mỗi phân khu là 70,1 tấn, Vậy khối lượng bê tông vận chuyển lớn nhất là: Q = Q1 + Q2 = 33,63 + 70,1 = 103,73 tấn Ta thấy ngày làm việc căng thẳng nhất của cần trục là khi vừa có đổ bê tông cột vách và dầm sàn vừa có công việc ván khuôn dầm sàn, cầu thang 1302,44m2. - Trọng lượng ván khuôn: Trọng lượng ván khuôn lấy trung bình 43 kg/m2, tổng diện tích ván khuôn dầm sàn là 971,076m2 Khối lượng ván khuôn tầng 5 là: 1302,44x43 = 56005 kg = 56,005 tấn Dự kiến làm ván khuôn trong 9 ngày mỗi ngày vận chuyển 6,23 tấn Tổng khối lượng cốt thép tầng 5 là: 32,741 tấn, dự tính làm trong 6 ngày khối lượng vận chuyển trong một ngày là: 5,46 tấn Vậy khối lượng cần vận chuyển trong ngày lớn nhất của cần trục tháp là: Q = 103.73 + 6,23 + 5,46 = 115,42 tấn r S d r' R r' hct hat hck ht H 1.2. Chiều cao nâng lớn nhất Chiều cao cần thiết: Trong đó: Hct - Độ cao của công trình Hct = 49,1 m Hat – Khoảng cách an toàn Hat=1m Hck – Chiều cao cấu kiện Hct =1,5m Ht – Chiều cao thiết bị treo buộc Ht=1,5m Bán kính phục vụ lớn nhất Việc tính toán phục vụ phụ thuộc vào vị trí cần trục tháp. Vị trí đặt cần trục tháp vừa phải đảm bảo yêu cầu lúc đang thi công đồng thời cũng phải thuận lợi cho việc tháo cần trục khi công trình đã hoàn thành. Căn cứ vào mặt bằng thi công ta thấy cần phải chọn cần trục có tầm vừa lớn, do vậy bán kính đối trọng cũng phải lớn. d: khoảng cách lớn nhất từ mép công trình kể cả hệ giáo hoàn thiện đến vị trí đặt cần trục d = 28,2m S: khoảng cách an toàn từ mép công trình đến tầm quay cần trục S = r + 1 = 5m r =4m bán kính cần trục; 1m khoảng cách an toàn Ryc = 28,2 + 5 =33,2 m Từ các thông số trên ta chọn cần trục tháp đối trọng trên mã hiệu KB – 504 có các thông số: Sức nâng : Qmin = 6,2 T Chiều cao nâng : Hmax = 64,9 m > Hyc = 53,1 m Rmax= 40 m > Ryc = 31,6 m 1.3. Kiểm tra công suất cần trục tháp * Tính năng suất của cần trục trong 1 ca: - Năng suất của cần trục tính theo công thức: N = Q´nck´k1´k2 Trong đó: + Q – Sức nâng cần trục ở tầm với R cho trước Q = 6,2 T + - Số chu kỳ thực hiện trong 1 giờ (3600 giây) + tck = E´(t1 + t2) – thời gian thực hiện một chu kỳ. E – Hệ số kết hợp đồng thời các động tác. Lấy E = 1 t1 - Thời gian làm việc của cần trục: 3 phút t2 – Thơì gian làm việc của nhân công để tháo dỡ móc, điều chỉnh cấu kiện vào đúng vị trí của kết cấu: 3 phút (chu kỳ/giờ) + k1 – Hệ số sử dụng tải trọng, k1 = 0,6. + k2 – Hệ số sử dụng cần trục theo thời gian, k2 = 0,6. - Vậy năng suất sử dụng cần trục trong 1 giờ: N = 6,2´10´0,6´0,7 = 26,04 (T/giờ). - Năng suất sử dụng cần trục trong 1 ca: Nca = 8´N = 8´26,04 = 208,4 (T/ca). Vậy cần trục tháp đáp ứng được yêu cầu thi công 2. Chọn vận thăng cho công trình: Công trình cao tầng đòi hỏi 2 vận thăng: Vận thăng chuyên vận chuyển vật liệu Vận thăng chuyển người lên cao 2.1. Vận thăng vận chuyển vật liệu Nhiệm vụ của vận thăng là vận chuyển các loại vật liệu rời như gạch xây, vữa xây, vữa trát…hoặc một số vật liệu khi cần trục tháp bận Chọn thăng tải phụ thuộc: + Chiều cao lớn nhất cần nâng vật + Tải trọng nâng đảm bảo thi công Khối lượng gạch xây tầng 5 là: 133,49 m3 tương đương 240,3 tấn dự kiến xây trong 9 ngày khối lượng mỗi ca là: 26,7 tấn Tổng diện tích lát tầng 5 là: 841,86m2 tương đương 37,04 tấn (gạch men trọng lượng 44 kg/m2) dự kiến lát trong 6 ngày mỗi ngày cần 6,18 tấn. Khối lượng vữa lát nền: tấn dự kiến thực hiện trong 6 ngày mỗi ngày cần 3,79 tấn. Khối lượng vữa trát là: V = 2693 m2 => Q = 2693x0,045x1800 = 218 tấn dự kiến trát trong 18 ngày => Khối lượng vữa trát cần vận chuyển trong một ngày là: 12,1 tấn Tổng khối lượng cần nâng trong một ca của vận thăng là: Q = 26,7 + 6,18 + 3,97 + 12,1 = 48,95 tấn/ca Căn cứ vào chiều cao công trình và khối lượng cần nâng trong một ca ta chọn vận thăng có mã hiệu sau: TP_5 có các đặc tính sau: Độ cao nâng: H = 50m Sức nâng: Q = 0,5 tấn Tầm với: R = 3,5m Vận tốc nâng: V = 7m/s Công suất động cơ: P =3,5 KW Tính năng suất vận thăng: Năng suất vận thăng đựơc xác định theo công thức: Trong đó: t1= 30 (s) : thời gian đưa vật vào vận thăng t2= 46/7=6,57 (s) thời gian nâng hạ t3=30 (s) thời gian chuyển hàng t4= 6,6 (s) thời gian hạ hàng Tck=73 Þ n=3600/73=50 lần/h K=0,65 hệ số sử dụng tải trọng Ktg=hệ số sử dụng thời gian Năng suất thực của vận thăng: Vậy vận thăng TP_5(X-953) đủ khả năng vận chuyển vật liệu phục vụ thi công 2.2. Vận thăng chở người Chọn máy PGX 800_16 vận chuyển người có đặc tính sau: Sức nâng 0,8T Độ cao nâng 50m Tầm với 1,3m Vận tốc nâng 16m/s Công suất động cơ 3,1 KW Chiều cao cần nâng là 47,1m vì vậy máy đáp ứng được yêu cầu đề ra. 3. Chọn loại xe chở bê tông thương phẩm Khối lượng bê tông trong 1 ca: 41.5 (m3). Chọn máy trộn quả lê mã hiệu SB - 84 có các thông số như sau : - Dung tích Vhh= 500 lít, Vsx = 330 lít. - Số vòng quay của thùng n = 18 v/phút - Công suất động cơ điện W = 3 kw - Trọng lượng máy Q = 1.82 tấn. Năng suất kỹ thuật của máy trộn bê tông : e: Dung tích máy trộn (lít) e=330 ( l ) n: Số mẻ trộn thực hiện trong 1 giờ nck= 3600/ tck tck = tđổvào + ttrộn + tđôra ( thời gian thực hiện 1 mẻ trộn ) tđổvào = 15420s lấy 15s ttrộn = 604140s lấy 75s tđôra =10420s lấy 15s ® tck= 15 + 75 + 15 = 105 s => nck= 3600/ tck= 3600/105 = 34.29 ( mẻ/giờ ) Hệ số sử dụng thời gian Kp =( 0.65 - 0.75) ,lấy 0.75 Vậy : Năng suât sử dụng : Nsd= 8.49*0,75 =6.37 ( m3/h ) Năng suất mỗi ca của máy trộn: Nca = 6.37* 8 = 50.96m3/ca Theo nhu cầu ta chọn một máy. 4. Chọn máy đầm bê tông : Khối lượng bê tông cột ,dầm vách trong tầng 5 là 24,51 m3/ca 4.1.Chọn đầm dùi : Loại dầm sử dụng U 50 có các thông số kỹ thuật +Thời gian đầm bê tông : t1= 30 giây +Bán kính tác dụng : R= 25 ¸ 35 cm +Chiều sâu lớp đầm : D= 20 ¸ 40 cm +Năng suất đầm : N = Với : k= 0,7 – hệ số sử dụng thời gian t2= 5 giây – thời gian di chuyển đầm Vậy : N= = 4,72 m3/giờ Số máy đầm cần dùng trong 1 ca là : nd= máy. 4.2. Chọn đầm bàn Khối lượng bê tông sàn lớn nhất trong 1 ca là: 28,04 m3/ca Chọn loại đầm bàn có mã hiệu U-7 Thông số: Năng suất 5 m3/h Thời giân đầm tại chổ: 50 giây Bán kính tác dụng: 20-30 cm Chiều sâu đầm 10-30 cm Số lượng máy cần chọn cho một ca là: máy. 5. Chọn máy trộn vữa. Khối lượng vữa trát trong 1 ca: 151.7 (m3). Chọn máy trộn quả lê mã hiệu SB - 148 có các thông số như sau : - Dung tích Vhh= 1200 lít, Vsx = 1000 lít. - Số vòng quay của thùng n = 320 v/phút - Công suất động cơ điện W = 55 kw - Trọng lượng máy Q = 2,3 tấn. - Năng suất trộn: 50m3/h Vậy trong 1 ca Khối lượng vữa máy trộn là: V = 50x8 = 400 m3/ca Như vậy theo nhu cầu ta chọn một máy trộn. 6. Máy bơm bê tông - Chọn máy bơm bê tông Putzmeiter M43 với các thông số kỹ thuật sau: Bơm cao (m) Bơm ngang (m) Bơm sâu (m) Dài ( xếp lại) (m) 49,1 38,6 29,2 10,7 Thông số kỹ thuật bơm Lưu lượng (m3/h áp suất bơm Chiều dài xi lanh Đ.Kính xy lanh 90 105 1400 200 Thống kê khối lượng máy thi công Loại máy Mã hiệu Năng suất 1máy Năng suất yêu cầu SL máy Cần trục tháp KB - 504 208,4 T/ca 115,42 T/ca 1 Vận thăng chở VL TP_5(X953) 78,8 T/ca 48,95 T/ca 1 Vận thăng chở người PGX 800-16 1 Máy trộn Bê Tông SB - 84 50,96 m3/ca 41,5 m3/ca 1 Đầm dùi U_50 1 Đầm bàn U_7 1 Máy trộn vữa SB - 148 400 m3/ca 151,7 m3/ca 1 IV. Các yêu cầu kỹ thuật đối với công tác thi công bê tông 1.Đối với ván khuôn Ván khuôn được thiết kế và thi công đảm bảo độ cứng, ổn định, dễ tháo lắp, không gây khó khăn cho việc đặt cốt thép, đổ và đầm bê tông. Ván khuôn phải được ghép kín, khít để không làm mất nước xi măng khi đổ và đầm bê tông đồng thời bảo vệ được bê tông mới đổ dưới tác đọng của thời tiết. Ván khuôn cần được gia công, lắp dựng sao cho đảm bảo đúng hình dáng và kích thước của kết cấu theo quy định của thiết kế. Bề mặt ván khuôn tiếp xúc với bê tông cần được chống dính. Trụ chống của đà giáo phải dặt vững chắc trên nền cứng, không bị trượt và không bị biến dạng chịu tải trọng và tác động trong quá trình thi công. Khi lắp dựng ván khuôn cần có mốc trắc đạc hoặc các biện pháp thích hợp để thuận lợi cho việc kiểm tra tim trục và cao độ của các kết cấu Trong quá trình lắp dựng ván khuôn cần cấu tạo một số lỗ thích hợp ở phía dưới để khi cọ rửa mặt nền nước và rác bẩn có chỗ thoát ra ngoài. Trước khi đổ bê tông các lỗ này được bịt kín lại. Ván khuôn sau khi lắp dựng xong cần được kiểm tra. 2. Đối với cốt thép Cốt thép dùng trong kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo theo yêu cầu của thiết kế , đồng thời phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574-1991 Kết cấu bê tông Đối với thép nhập khẩu cần có các chứng chỉ kỹ thuật kèm theo và cần lấy mẫu thí nghiệm. Cốt thép trước khi gia công và trước khi đổ bê tông cần đảm bảo: Bề mặt sạch, không dính bùn đất, dầu mỡ, không có vẩy sắt và các lớp ghỉ . Các thanh thép bị bẹp, bị giảm tiết diện do làm sạch hoạc do các nguyên khác không vượt quá giới hạn cho phép là 2% đường kính . Nếu vượt quá giới hạn này thì loại thé đó được sử dụng theo diện tích thực tế còn lại . Cốt thép cần được kéo, uốn và nắn thẳng. Cắt và uốn cốt thép chỉ được thực hiện bằng các phương pháp cơ học. Cốt thép phải được cắt uốn phù hợp với hình dáng, kích thước của thiết kế. Cốt thép có thể được nối hàn , nối buộc nhưng phải đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế . Không nối hàn những thanh thép có đường kính >&25 Trong mọi trường hợp việc thay đổi cốt thép phải được sự đồng ý của thiết kế. Việc vận chuyển cốt thép đã gia công phải đảm bảo các yêu cầu: không làm hư hỏng và biến dạng cốt thép, cốt thép nên buộc thành từng lô theo chủng loại và số lượng để tránh nhầm lẫn khi sử dụng. Công tác lắp dựng cốt thép phải thoã mãn các yêu cầu: Các bộ phận lắp dựng trước không gây trở ngại cho các bộ phận lắp dựng sau. Có biện pháp ổn định vị trí cốt thép không để biến dạng trong quá trình đổ bê tông. Sai lệch chiều dày lớp bê tông bảo vệ so với thiết kế không vượt quá 3mm đối với lớp bê tông bảo vệ có a15mm. Việc liên kết các thanh cốt thép khi lắp dựng cần được thực hiện theo các yêu cầu sau: Số lượng mối nối không nhỏ hơn 50% số giao điểm theo thứ tự xen kẽ. Trong mọi trường hợp , các góc của đai thép với thép chịu lực phải buộc hoặc hàn đính 100%. 3. Đối với bê tông. Các vật liệu để sản xuất bê tông phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo các tiêu chuẩn hiện hành. Ximăng, cát, đá và các chất phụ gia lỏng để chế tạo hỗn hợp bê tông được cân theo khối lượng . Nước và chất phụ gia cân đong theo thể tích. Độ chính xác của thiết bị cân đong phải được kiểm tra trước mỗi đợt đổ bê tông. Trong quá trình cân đong thường xuyên theo dõi để phát hiện và khắc phục kịp thời. Vận chuyển bê tông từ nơi trộn dến nơi đổ cần đảm bảo: Sở dụng phương tiện vận chuyển hợp lý tránh để bê tông bị phân tầng, bị mất nước ximăng. Thời gian cho phép lưu hỗn hợp bê tông trong quá trình vận chuyển bằng thí nghịêm. Bê tông sử dụng phải được lấy mẫu kiểm tra chất lượng. Việc đổ bê tông phải đảm bảo các yêu cầu : Không làm sai lệch vị trí cốt thép, vị trí ván khuôn và chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép. Không dùng đầm dùi để dịch chuyển ngang bê tông trong cốp pha. Bê tông phải được đổ liên tục cho tới khi hoàn thành một kết cấu nào đó theo quy định của thiết kế. Để tránh sợ phân tầng của bê tông chiều cao rơi tợ do của hỗn hợp bê tông khi đổ không vượt quá 1,5m. Khi đổ bê tông có chiều cao rơi tự do >1,5m phải dùng máng nghiêng hoặc ống vòi voi. Khi đổ bê tông cần đảm bảo các yêu cầu: giám sát chặt chẽ hiện trạng ván khuôn và cốt thép trong quá trình thi công để xử lý kịp thời khi có sự cố xảy ra. ở những vị trí mà cấu tạo cốt thép và ván khuôn không cho phép đầm máy thì mới đầm thủ công. Khi trời mưa phải che chắn, không để nước mưa rơi vào bê tông. Trong trường hợp ngừng đổ bê tông quá thời hạn quy định thì phải đợi đến khi bê tông đạt 25kg/cm2 mới được đổ bê tông, trước khi đổ phải xử lý như mạch ngừng thi công , đổ vào ban đêmvà khi có sương mù phải đảm bảo có đủ ánh sáng. Cột có chiều cao <5m thì nên đổ liên tục. Đổ bê tông dầm và bản sàn phải được tiến hành đồng thời. Việc đầm bê tông phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. V. Gia công lắp dựng ván khuôn, cốt thép cột, dầm, sàn và giải pháp đổ bê tông. 1. Gia công lắp dựng ván khuôn, cốt thép cột. 1.1. Xác định vị trí trục và tim cột. Để đảm bảo cột tầng mái không bị sai lệch khi thi công sau khi đổ bê tông sàn tầng 7 xong ta tiến hành kiểm tra lại tim cột bằng máy kinh vĩ trên cơ sở mốc chuẩn ban đầu. Đặt máy trên mặt bằng song song với trục ngang nhà ngắm dọc trục cột xác định vị trí trục cột theo 1 phương, sau đó chuyển máy tới vị trí dọc nhà ngắm máy vuông góc với phương đã xác định trước, giao của 2 tia ngắm này chính là trục cột. Chỉ cần xác định tim cột cho các cột biên của công trình từ các cột này ta sẽ xác định được vị trí của các tim cột khác . Sau khi xác định xong tim cột ta phải đánh dấu bằng mốc son đỏ theo cả 2 phương lên mặt sàn. 1.2. Gia c