Tìm hiểu tổng quan về kiến trúc công trình

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH I. Nhu cầu xây dựng công trình Ngày nay, trong điều kiện phát triển nhanh chóng của công nghiệp hoá và đô thị hóa, cũng như nhu cầu về vật chất – tinh thần ngày càng cao. Con người sống trong những thành phố hiện đại tận hưởng mọi văn minh khoa học kỹ thuật. Cuộc sống ngày càng hiện đại, nhu cầu đòi hỏi được sống trong những ngôi nhà hiện đại nhằm thỏa mãn những nhu cầu trong cuộc sông. Đất nước ta từ ngày có chính sách mở cửa thì kinh tế phát triển mạnh, tốc độ đô thị hóa tăng cao, dân số đô thị hóa ngày càng tăng, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, càng trở nên cần thiết, nhất là trong các đô thị lớn. Thành phố Hồ Chí Minh, với vai trò là trung tâm kinh tế, khoa học, kỹ thuật lớn nhất nước với nhiều cơ quan đầu ngành, sân bay, bến cảng, trung tâm thương mại... đang từng bước xây dựng. Sự phát triển xây dựng nhà cao tầng liên quan mật thiết đến sự lớn mạnh của một thành phố. Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, căn hộ cao tầng chất lượng cao trong các thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới của các thành phố: Một thành phố hiện đại và văn minh, xứng đáng là trung tâm số 1 về kinh tế, khoa học kỹ thuật của cả nước. Dân số ngày càng tăng nhanh làm nhu cầu về nhà ở cũng tăng lên nhanh chóng. Và sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã tích cực đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội nói chung, và ngành xây dựng nói riêng. Cùng với việc phát riển kinh tế và sự hội nhập kinh tế thế giới, việc đẩy mạnh phát triển và xây dựng những công trình cao tầng sẽ là rất cần thiết. Vì thế, công trình “SOUTHERN CROSS SKY VIEW” ra đời nhằm đáp ứng những nhu cầu đó. II. Địa điểm xây dựng công trình Công trình “SOUTHERN CROSS SKY VIEW” được xây dựng ở khu vực A của Nam Sài Gòn thuộc Quận 7, Tp Hồ Chí Minh. III. Đặc điểm kiến trúc công trình Kích thước mặt bằng sử dụng 32m´21.8m, công trình được xây dựng trên khu vực địa chất đất nền đất yếu. Chức năng sử dụng của công trình là văn phòng làm việc và căn hộ cho thuê. Công trình có tổng cộng 10 tầng với một tầng hầm sâu 3, 3 m và một tầng mái. Tổng chiều cao của công trình là 38.750 m. Khu vực xây dựng rộng, trống, công trình đứng riêng lẻ. Khối nhà làm việc độc lập riêng lẻ. Công trình được chia khu chức như sau: Tầng hầm với chức năng chính là nơi để xe, đặt máy bơm nước, máy phát điện. Ngoài ra còn bố trí một số kho phụ, phòng bảo vệ, phòng kỹ thuật điện, nước, chữa cháy … Hệ thống xử lý nước thải được đặt ở góc của tầng hầm. Chiều cao tầng hầm là 3.3m. Tầng trệt và tầng 1 được sử dụng làm phòng làm việc. Ngoài ra còn có đại sảnh và căn tin chung. Chiều cao tầng là 4,2m . Các tầng trên được sử dụng làm văn phòng và căn hộ cho thuê. Chiều cao tầng là 3,3m. Mỗi căn hộ có 2 phòng ngủ, kích thước mỗi phòng là 3m´4m, 1 nhà bếp, 1 nhà vệ sinh, 1 phòng khách và phòng ăn. Gồm các phòng kỹ thuật ( cơ, điện, nước thông thoáng...) và nghỉ ngơi. Có hồ nước mái cung cấp nước cho toàn nhà. Công trình có 3 thang máy và 2 thang bộ, tay vịn bằng hợp kim. Mặt đứng chính của công trình hướng về phía Nam, xung quanh được trồng cây, vườn hoa tăng vẽ mỹ quan cho công trình. IV. Các giải pháp kỹ thuật Giải pháp kết cấu thân nhà: Hệ lõi kết hợp với khung là hệ làm việc chịu lực chủ yếu. Giải pháp kết cấu nền móng: Công trình được xây dựng trên khu vực địa chất đất nền đất yếu, nên ta có thể dưa ra hai phương án móng: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ MÓNG CỌC. Giải pháp thông thoáng và chiếu sáng: các phòng đều đảm bảo thông thoáng tự nhiên bằng các cửa sổ, cửa kiếng được bố trí ở hầu hết các phòng . Có hệ thống máy lạnh điều hòa nhiệt độ . Các phòng đều được chiếu sáng tự nhiên kết hợp với chiếu sáng nhân tạo . Giải pháp về cấp điện: hệ thống đường dây điện được bố trí ngầm trong tường và sàn, có hệ thống phát điện riêng phục vụ cho công trình khi cần thiết. Giải pháp về cấp nước: nguồn nước được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố kết hợp với nguồn nước ngầm do khoan giếng dẫn vào hồ chứa ở tầng hầm và được bơm lên hồ nước mái. Từ đó nước được dẫn đến mọi nơi trong công trình. Giải pháp về thoát nước: nước thải sinh hoạt được thu từ các ống nhánh, sau đó tập trung tại các ống thu nước chính bố trí thông tầng. Nước được tập trung ở tầng hầm, được xử lý và đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố. Giải pháp về phòng cháy, chữa cháy: tại mỗi tầng đếu được trang bị thiết bị chống hỏa đặt ở hành lang, trong nhà được lắp đặt hệ thống báo khói tự động. Giải pháp về thoát rác: ống thu rác sẽ thông suốt các tầng, rác được tập trung tại ngăn chứa ở tầng hầm, sau đó có xe đến vận chuyển đi. V. ặc điểm khí hậu khu vực Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh được chia thành hai mùa rõ rệt : Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 11 có: Nhiệt độ trung bình : 25oC; Nhiệt độ thấp nhất : 20oC; Nhiệt độ cao nhất : 36oC; Lượng mưa trung bình : 274.4 mm (tháng 4); Lượng mưa cao nhất : 638 mm (tháng 5); Lượng mưa thấp nhất : 31 mm (tháng 11); Độ ẩm tương đối trung bình : 48.5%; Độ ẩm tương đối thấp nhất : 79%; Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%; Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm; Mùa khô: từ tháng 12 đến tháng 4 có: Nhiệt độ trung bình : 27oC; Nhiệt độ cao nhất : 40oC; Gió : Trong mùa khô : Gió Đông Nam : chiếm 30% - 40%; Gió Đông : chiếm 20% - 30%; Trong mùa mưa : Gió Tây Nam : chiếm 66%; Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình : 2,15 m/s; Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ; Khu vực thành phố Hồ Chí Minh rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão. VI. Đắc điểm địa chất công trình và thuỷ văn khu vực Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất được xác định theo tiêu chuẩn của ASTM và phân loại theo hệ thống phân loại thống nhất. Vào thời điểm khảo sát, mực nước ngầm ổn định được ghi nhận ở độ sâu - 2.5m so với mặt đất hiện hữu. Qua công tác khoan khảo sát địa chất khu vực cho thấy, nền đất tại khu xây dựng có cấu tạo địa chất như sau: Lớp đất trên cùng (lớp 1) là lớp đất bùn sét, rất yếu, bề dày 13.7m; Đây là lớp đất không thể sử dụng làm nền thiên nhiên cho công trình được; Lớp đất thứ 2 có các chỉ tiêu cơ lý vào loại trung bình, bề dày 10m; Lớp đất thứ 3 có các chỉ tiêu cơ lý rất tốt, bề dày khá dày, có thể tựa cọc của công trình vào lớp đấùt nền này; CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH I./ Một số giải pháp kết cấu chịu lực Việc lựa chọn một hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng. Xét một số hệ chịu lực đã được sử dụng cho nhà nhiều tầng như: Hệ khung chịu lực Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang. Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình. Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém. Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng [17]. Vì vậy, kết cấu khung chịu lực được chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này. Hệ tường chịu lực Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình. Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực. Trường hợp tường chịu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng. Khi đó, vách cứng không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng. Số tầng có thể xây dựng được của hệ tường chịu lực đến 40 tầng[18]. Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế: Gây tốn kém vật liệu; Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết; Thi công chậm; Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu. Nên cần xem xét kỹ khi chọn hệ chịu lực này. Hệ khung - tường chịu lực Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực. Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu chịu lực (vách cứng) gọi là sơ đồ giằng. Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với tường, gọi là sơ đồ khung giằng. Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung và vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung – vách những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng. Do vậy, nếu chọn phương án khung-vách theo sơ đồ khung giằng thì khả năng chịu lực theo hai phương của công trình sẽ tốt hơn. Tuy nhiên, nếu chọn phương án sơ đồ khung thì công trình vẫn chịu được tải trọng ngang và tải trọng đứng, ít tốn kém hơn hệ chịu lực khung vách (vì chiều cao công trình không cao. Những ngôi nhà có số tầng ít và trung bình thường được tính toán với tải trọng thẳng đứng và sau đó được kiểm tra lại với tải trọng ngang. Những ngôi nhà cao tầng phải chịu tải trọng ngang rất lớn. Để chịu tải trọng thẳng đứng thì trọng lượng ngôi nhà gần như tỷ lệ bậc nhất với độ tăng của số tầng. Tuy nhiên mức tiêu hao vật liệu để chịu tải trọng ngang tăng với vận tốc rất lớn. Giải pháp kết cấu hiệu quả nhất là giải pháp mà ứng suất tổng cộng do gió và do các tải trọng thẳng đứng gây ra không vượt quá 33% ứng suất do tải trọng thẳng đứng gây ra. Dựa vào sơ đồ công trình này, ta chọn giải pháp kết cấu khung dầm sàn hỗn hợp chịu lực. II./ Vật liệu Bêtông sử dụng mác 300: Rn = 130 KG/cm2; Rk = 10 KG/cm2; Thép cột AII: Ra = 2800 KG/cm2; Rad = 2200 KG/cm2; Thép dầm CII: Ra = 2600 KG/cm2; Rad = 2100 KG/cm2; Thép bản CI: Ra = 2000 KG/cm2; Rad = 1600 KG/cm2; III./ Các biện pháp xác định nội lực kết cấu Công trình chịu tải trọng gió theo hai phương và mặt bằng có chiều dài và rộng không chênh lệch nhiều (L < 2B) nên ta áp dụng phần mềm SAP2000 để giải bài toán khung không gian (khung dầm sàn hỗn hợp). IV./ Các tiêu chuẫn – quy phạm được áp dụng trong đồ án TCVN 2737 – 1995: tải trọng và tác động; TCVN 229 – 1999: chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió; TCVN 5574 – 191: Kết Cấu Bêtông Cốt Thép -Tiêu Chuẩn Thiết Kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999; TCXD 198 -1997: 1997 Nhà Cao Tầng - Thiết Kế Kết Cấu Bêtông Cốt Thép Toàn Khối - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999; TCXD 195 – 1997: Nhà nhiều tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi; TCXD 4612 – 1988: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng kết cấu bê tông cốt thép; TCXD 356 : 2005: tiêu chuẫn thiết kế – kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. TCXD 205:1998 Móng Cọc - Tiêu Chuẩn Thiết Kế - NXB Xây Dựng - Hà Nội 1999. Nền Móng – Th.S Lê Anh Hoàng. Nền Móng – T.S Châu Ngọc Ẩn, Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM. HDĐA Nền Và Móng – Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội - GS, TS Nguyễn Văn Quãng, KS Nguyễn Hữu Kháng – NXB Xây Dựng . PGS-PTS Vũ Mạnh Hùng - Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công Trình, NXB Xây Dựng Hà Nội 1999. Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 (Phần Cấu Kiện Cơ Bản) – Nguyễn Thị Mỹ Thuý, Trường ĐH Bách Khoa TP. HCM - NXB ĐH Quốc Gia TP. HCM. Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Tập 2 (Phần Kết Cấu Nhà Cửa) – Võ Bá Tầm – NXB ĐH Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh 2003. Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Tập 3 (Phần Cấu Kiện Đặc Biệt) – Võ Bá Tầm – NXB ĐH Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh 2005 . Nguyễn Đình Cống - Sàn Bê Tông Cốt Thép Toàn Khối - NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2002.