ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THIẾT KẾ TỔ HỢP NHÀ Ở TIÊU CHUẨN CAO

***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Mở đầu
Mở đầu
Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ quan trọng nhất của một sinh viên trớc khi ra trờng. Đây là một bài
tập tổng hợp kiến thức tất cả các môn học chuyên ngành mà sinh viên đợc học tập trong suốt
những năm còn ngồi trên ghế nhà trờng. Đây là giai đoạn tập dợt, học hỏi cũng nh là cơ hội thể
hiện những gì sinh viên đã thu nhận đợc trong thời gian vừa qua.
Đối với đất nớc ta hiện nay, việc đáp ứng nhu cầu nhà ở cho dân c đô thị là một vấn đề khá
bức xúc và đang đợc đầu t phát triển mạnh. Nhà chung c cao tầng là một hớng phát triển phù
hợp và có nhiều tiềm năng. Việc thiết kế kết cấu và tổ chức thi công một ngôi nhà cao tầng tập
trung nhiều kiến thức cơ bản, thiết thực đối với một kỹ s xây dựng. Chính vì vậy đồ án tốt nghiệp mà
em nhận là một công trình cao tầng có tên "Tổ hợp nhà ở tiêu chuẩn cao" (high quality
apartments).
Đồ án tốt nghiệp đợc thực hiện trong 15 tuần với nhiệm vụ tìm hiểu kiến trúc, thiết kế kết cấu,
lập biện pháp kỹ thuật, biện pháp tổ chức thi công công trình. Kết hợp những kiến thức đợc các
thầy, cô trang bị trong 5 năm học cùng sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt là đợc sự hớng dẫn
nhiệt tình, chu đáo của các thầy giáo hớng dẫn đã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của
mình. Tuy nhiên do thời gian thực hiện có hạn và kinh nghiệm thực tế còn thiếu nên đồ án này khó
trành khỏi những sai sót và hạn chế.
Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo :
+ Thầy Trần sơn .
+ Thầy Đoàn ngọc tranh.
+ Ths.Ks lê đức Thành.
đã nhiệt tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Đồng thời em cũng xin đ-
ợc cảm ơn những thầy, cô giáo, các bạn sinh viên trong trờng đã chỉ bảo em rất nhiều trong quá
trình học tập để trở thành một ngời kỹ s xây dựng.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Bình.
Phần một
Kiến trúc
Kiến trúc

(10%)
Nguyễn Thanh Bình
Trang 1
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Giáo viên hớng dẫn : Trần sơn.
Nhiệm vụ thiết kế :
- Tìm hiểu thiết kế kiến trúc có sẵn.
- Lựa chọn các bản vẽ thể hiện.
- Vẽ các bản vẽ kiến trúc thể hiện công trình.
Các bản vẽ kèm theo :
- 01 bản vẽ mặt đứng công trình (gồm hai mặt đứng theo hai trục).
- 01 bản vẽ mặt cắt công trình (gồm hai mặt cắt).
- 01 bản vẽ thể hiện tầng hầm công trình và mặt bằng tầng 1.
- 01 bản vẽ thể hiện mặt bằng tầng điển hình.
I. Đặc điểm công trình:
1. Đặc diểm chung:
- Vị trí xây dựng : Số 25 Láng Hạ, quận Đống Đa - Hà Nội.
- Chủ đầu t : Công ty xây dựng số 1 Hà Nội.
- Tổng diện tích mặt bằng: 2668
2
m
.
- Diện tích xây dựng : 1480
2
m
.
2. Công năng:
Hiện nay Hà Nội đang ngày càng trở thành một trung tâm đô thị lớn mạnh với chủ tr ơng mở
rộng thành phố theo các hớng nhằm đẩy mạnh phát triển kinh tế cho cả khu vực. Cùng với tốc độ

mở rộng đô thị, nhu cầu nhà ở ngày càng trở nên cấp bách.
Xây dựng nhà ở cho dân c đô thị phải đợc cân nhắc đến qui hoạch chung của thành phố,
tránh tình trạng nhà chia lô xây dựng ồ ạt trớc đây ảnh hởng đến mỹ quan đô thị. "Tổ hợp nhà ở
tiêu chuẩn cao" là một mô hình nhà ở chung c phù hợp với tốc độ phát triển hiện nay của Hà Nội.
Các căn hộ đợc thiết kế phù hợp nhu cầu đa dạng của các hộ gia đình với tiêu chuẩn cao về
diện tích, thông gió và chiếu sáng. Ngoài ra các tầng dới của chung c còn đợc sử dụng làm các
tầng siêu thị , bán hàng, giải khát và văn phòng phục vụ nhu cầu mua sắm và của ngời dân sống
trong chung c.
Chung c đợc thiết kế hai tầng hầm sử dụng làm khu vực để xe và bố trí khu vực thu rác thải,
phòng kỹ thuật có máy phát điện phục vụ thang máy cho chung c và một phòng máy bơm. Các
bể nớc và bể phốt đợc bố trí dới nền công trình ngoài phạm vi tầng hầm. Ngoài ra ở tầng 13 bố trí
Nguyễn Thanh Bình
Trang 2
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
thêm bể nớc
3
80m
phòng hoả và tầng 26 phần mái bố trí thêm ba bể nớc có khối tích
3
120m
dùng cho sinh hoạt.
Hai tầng dới cùng đợc sử dụng làm siêu thị bán hàng, trong đó tầng 1 đợc dùng làm sảnh đón
khách vào siêu thị và sảnh đón khách vào chung c riêng. Hai tầng 3 và 4 đợc sử dụng làm văn
phòng cho thuê. Năm tầng siêu thị và văn phòng này đợc bố trí thêm hai cầu thang bộ để tách
giao thông theo phơng đứng. Khu vệ sinh chung của các tầng này đợc bố trí tập trung và các đều
các khu vực bán hàng và văn phòng đảm bảo khoảng cách yêu cầu và thuận tiện cấp thoát n-
ớc.
Chung c có hai tầng kỹ thuật ở vị trí tầng 5 và tầng 26 để đặt máy móc và các thiết bị dự trữ
nhằm duy trì hoạt động thờng xuyên của hệ thống thang máy phục vụ. Các tầng này có chiều

cao lớn hơn các tầng khác của nhà để tiện bố trí máy móc.
Các tầng dùng làm nhà ở đợc chia thành các căn hộ gia đình độc lập nhng hệ thống giao
thông theo phơng đứng đợc bố trí tập trung nên các hộ vẫn không quá cách biệt phù hợp với
phong cách sống của ngời Việt Nam. Diện tích các phòng ở là 120
2
m
, 140
2
m
, 170
2
m
và 190
2
m
đáp ứng nhu cầu nhà ở đa dạng của các mô hình hộ gia đình. ở mỗi tầng đều bố trí nơi thu rác
thuận tiện và hệ thống cứu hoả đủ theo tiêu chuẩn. Khu vệ sinh thiết kế có diện tích đảm bảo yêu
cầu của một khu vệ sinh hiện đại, các phòng vệ sinh đợc bố trí gần phòng ngủ. Phòng vệ sinh và
bếp bố trí gần nhau nên hệ thống đờng ống dẫn và thoát nớc tập trung thuận tiện trong thiết kế đ-
ờng ống.
Đặc biệt khu vực xây dựng khu nhà chung c này là khu vực đô thị mới có vị trí đẹp, các khu
nhà xung quanh đợc qui hoạch tốt. Khu chung c nhìn ra hồ Giàng võ và hồ Thành Công nên tầng
trên cùng đợc làm tầng café quay theo mô hình tầng giải khát của nhà 33 tầng khá thành công
trong Tp Hồ Chí Minh.
Cùng với bố trí các tầng hợp lý, các tầng nhà tạo thành hình khối công trình hài hoà, xứng
đáng nằm trên một đờng phố đẹp của Thủ đô.
II. Thiết kế thông gió và chiếu sáng:
Do đặc diểm khí hậu miền Bắc Việt Nam là có bốn mùa, mùa hè nóng ẩm, mùa thu thoáng
mát, mùa đông lạnh và mùa xuân ẩm ớt, việc thiết kế thông gió và chiếu sáng phải phù hợp đặc
điểm khí hậu. Công trình có mặt bằng gần nh vuông, các góc nhà không xây hết mà xây hụt vào

tạo thêm diện tích chiếu sáng và thông gió. Hệ thống cửa đi và cửa sổ bố trí hợp lý tạo luồng gió tự
nhiên thông thoáng tất cả các phòng. Hệ thống các tờng ngăn phòng bố trí thoáng tạo không
gian mở đó gió và thông gió tự nhiên tốt.
Hệ thống thang bộ và thang máy bố trí tập trung ở giữa công trình nên các căn hộ nằm xung
quanh chu vi nhà, tiện cho việc đón gió và ánh sáng tự nhiên. Để đáp ứng nhu cầu tiện nghi cao
của nhà ở, các căn hộ có thể bố trí điều hoà nhiệt độ và quạt thông gió
Nhu cầu ánh sáng tự nhiên của công trình nhà ở là rất quan trọng. Các phòng ở có hệ thống
cửa và vách kính bố trí hợp lý với tỷ lệ diện tích cửa trên diện tích phòng là 0.6. Ngoài ra cần bố trí
hệ thống chiếu sáng nhân tạo phục vụ cho các phòng ở và phòng làm việc. Các tầng hầm phục
vụ mục đích để xe nên chỉ cần hệ thống chiếu sáng nhân tạo là đủ.
III. Thiết kế hệ thống cấp nớc, điện:
Nớc cấp cho công trình đợc lấy từ hệ thống cấp nớc thành phố trữ trong hai bể nớc ngầm. Nhở
hệ thống máy bơm, nớc đợc bơm lên các bể chứa trên tầng 13 và trên tầng 26. Từ các bể trên
cao này, các ống dẫn nớc lấy nớc phục vụ cho các căn hộ ở từng tầng. Các ống dẫn nớc này đ-
ợc đặt trong hộ kỹ thuật bố trí trong các phòng vệ sinh của từng căn hộ và trong phòng vệ sinh
của các tầng siêu thị và văn phòng.
Các đờng ống thoát nớc cũng đợc dẫn từ các phòng vệ sinh xuống bể phốt và bể chứa nớc
thải ngầm dới nên công trình. Các đờng ống này cũng đợc đặt cùng hệ thống đờng ống cấp nớc
trong các hộp kỹ thuật.
Hệ thống điện đợc lẫy từ mạng lới điện thành phố đợc đa đến từng căn hộ ngầm trong các
hôpj kỹ thuật bố trí trong phòng khách và chạy ngầm trong tờng đến các vị trí ổ cắm cho các thiết
bị điện. Đờng cáp truyền hình, cáp điện thoại cũng đợc bố trí ngầm trong các hộp kỹ thuật này.
Điện và nớc đợc đo chỉ số bằng công tơ cho từng hộ gia đình. Tuy nhiên nhà ở chung c này
còn có điểm bất tiện là khồn bố trí đợc hệ thống cung cấp gas đến từng hộ gia đình vì việc mua
gas lẻ theo bình của từng căn hộ là khá bất tiện, không phù hợp với nhu cầu nhà ở cao cấp hiện
nay.
IV. Thiết kế phòng cháy, chữa cháy:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 3
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần

sơn
Công trình là nhà ở chung c có mật độ dân c cao nên yêu cầu về phòng cháy, chữa cháy và
thoát hiểm là rất quan trọng.
1.Thiết kế phòng cháy:
Hệ thống báo cháy tự động đợc thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN5738-1995. Các đầu dò khói đợc
lắp đặt ở các khu vực bán hàng (tầng 1 và tầng 2), phòng đặt môtơ thang máy (tầng thợng),
phòng máy biến thế, phòng phát điện, phòng máy bơm, phòng bảo vệ. Các đầu dò nhiệt đợc bố
trí ở phòng biến thế và phòng phát điện. Các đầu dò này nối với hệ thống chuông báo động bố trí
ở tất cả các tầng nhà. Ngoài ra các chuông báo động có cháy đợc đặt trong các hộp kính nhỏ
có thể đập vỡ dễ dàng để báo cháy khi có ngời phát hiện hoả hoạn.
2.Thiết kế chữa cháy:
Bao gồm hệ thống chữa cháy tự động là các đầu phun, tự động hoạt động khi các đầu dò
khói, nhiệt báo hiệu. Hệ thống bình xịt chữa cháy đợc bố trí mỗi tầng hai hộp ở gần khu vực cầu
thang bộ. Công trình còn đợc trang bị hệ thống bơm chữa cháy vách tờng dẫn trực tiếp từ bể
chữa nớc cứu hoả ở tầng 13 và hai bể nớc trên mái tầng 26.
Khi cần các bể nớc trên mái và trên tầng 13 có thể đập để nớc thoát thẳng xuống tràn vào
các tầng kết hợp với việc cứu hoả bên ngoài công trình.
3.Thoát hiểm:
Máy phát điện đợc đặt dới tầng hầm đảm bảo thang máy luôn hoạt động. thang bộ có bề
rộng đàm bảo, các cửa mở vào thang bộ đều là loại cửa mở đợc từ cả hai phía.
Hệ thống giao thông theo phơng ngang dẫn đến hệ thống giao thông theo phơng đứng có
khoảng cách gần và lối đi rộng
V. Kết luận:
Công trình nhà ở chung c cao tầng chất lợng cao là một công trình có kiến trúc đợc thiết kế có
công năng phù hợp nhu cầu nhà ở của một đô thị mới đang phát triển. Đây sẽ là một công trình
đẹp về kiến trúc, đa dạng về công năng và có tính an toàn cao.
Với những đặc điểm kiến trúc của công trình, việc thiết kế kết cấu phải xem xét đến các yêu
cầu về thẩm mỹ kiến trúc để công trình vừa đẹp, thuận tiện trong quá trình thi công cũng nh sử
dụng và phải đảm bảo tính kinh tế.

Nguyễn Thanh Bình
Trang 4
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Phần hai
kết cấu
kết cấu
(45%)
Giáo viên hớng dẫn : Đoàn ngọc tranh.
Nhiệm vụ thiết kế :
- Chọn giải pháp kết cấu tổng thể công trình.
- Chọn sơ bộ kích thớc cấu kiện
- Xác định các dạng tải trọng tính toán.
- Phân tích dao động công trình.
- Xác định tải trọng gió động và tải trọng động đất.
- Gán tải và phân tích nội lực công trình.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 5
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
- Thiết kế sàn điển hình.
- Thiết kế các cột và dầm chính.
- Thiết kế lõi thang máy.
- Thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình.
- Thiết kế sàn điển hình.
- Thiết kế móng.
Các bản vẽ kèm theo :
- 01 bản vẽ cột C1 và cột C4.

- 01 bản vẽ lõi vách công trình.
- 02 bản vẽ sàn BTCT ứng suất trớc.
- 01 bản vẽ thang bộ tầng điển hình.
- 01 bản vẽ móng cọc BARRETTE.
I. Chọn giải pháp kết cấu cho công trình:
Mặt bằng kiến trúc có dạng gần nh hình vuông và đối xứng theo cả hai phơng. Tổng diện tích
mặt bằng là 40.5x39.5m, nh vậy công trình chịu lực theo cả hai phơng gần nh nhau. Hệ thống
thang máy và thang bộ khá đỗi xứng tập trung khu vực giữa công trình nên hệ kết cấu thuận tiện
nhất là chọn hệ kết cấu khung - lõi kết hợp.
Đặc điểm công trình là nhà ở tiêu chuẩn cao nhịp lớn 9mx9.5m do đó nếu sủ dụng kết cấu hệ
sàn dầm thì kích thớc dầm sẽ lớn làm xấu kiến trúc công trình. Nếu sử dụng hệ dầm bẹt thì quá tốn
kém. Mặt khác việc sử dụng sàn nấm cũng không khả thi do đảm bảo yêu cầu chống chọc thủng
thì kích thớc cột phải lớn (không kinh tế) hay phải làm mũ cột (không thích hợp cho các tầng làm
nhà ở).
Phơng án sử dụng sàn ứng suất trớc đợc đặt ra phù hợp với nhịp của các ô sàn. Việc dùng cáp
căng sau trong sàn giúp trong sàn tồn tại một ứng suất nén trớc để khi xuất hiện lực kéo trong sàn
thì ứng suất này sẽ trung hoà một phần ứng suất đó làm nội lực trong sàn nhỏ đi. Ưu điểm lớn nhất
của sàn ứng suất trớc là hạn chế tối đa vết nứt có thể xuất hiện trong cấu kiện và làm tăng khả
năng làm việc của cấu kiện trong giai đoạn sử dụng. Dùng kết cấu sàn ứng suất trớc làm tăng độ
cứng của cấu kiện nên giảm võng và có thể giảm chiều dày sàn dẫn đến giảm trọng lợng bản
thân cấu kiện, có tính kinh tế.
Dùng sàn bê tông cốt thép ứng lực trớc ta sẽ chọn vật liệu là bê tông cờng độ cao (mác 350)
và thép AIII nên càng tăng khả năng chịu lực của cấu kiện. Việc sử dụng vật liệu c ờng độ cao là
cần thiết vì để bê tông và cốt thép làm việc đồng thời thì biến dạng của chúng phải gần nh nhau.
Khi có ứng suất truớc, biến dạng của bê tông khi chịu kéo giảm đi, với bê tông cờng độ cao thì
càng nhỏ, lại kết hợp với cốt thép cờng độ cao thì khả năng làm việc cuả cấu kiện càng tốt.
Nh vậy ở các sàn tầng hầm do không có yêu cầu cao về kiến trúc, em chọn giải pháp sàn dầm
với cách chia ô sàn nhỏ để chiều cao dầm không quá lớn ảnh hởng đến giao thông bên dới. Các
sàn của các tầng bán hàng và ở dùng sàn ứng suất trớc. ở những vị trí có khả năng xây tờng che
chiều cao dầm và không yêu cầu cao về kiến trúc đặt dầm có kích thớc tiết diện là 50x100cm. Đó

là các vị trí dầm dới tờng bao xung quanh nhà và dầm nối giữa các lõi vách ở khu vực thang. Sàn
các tầng 2 đến tầng 5 do có bố trí thêm thang bộ nên tại các vị trí thang bộ có đặt các dầm đỡ
bản thang.
Do chiều cao toàn bộ nhà lớn, việc bố trí hệ thống lõi ở giữa nhà cần kết hợp với các vách hình
chữ L ở bốn góc biên nhà nhằm tăng đáng kể độ cững công trình (cách xa trọng tâm nhà) và làm
giảm đáng kể chuyển vị ngang của lõi.
II. Chọn vật liệu và sơ bộ tiết diện:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 6
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
1. Chọn vật liệu:
- Cầu thang chọn bê tông mác 200 có Rn=90
2
/ cmkG
.
- Sàn, cột và lõi chọn bê tông mác 350 Rn=155
2
/ cmkG
.
- Cốt thép: + Cốt thép chịu lực dùng thép AIII có Ra=3200
2
/ cmkG
.
+ Cốt chịu lực trong dầm, thang dùng thép AII có Ra= 2800
2
/ cmkG
.
+ Cốt đai dùng thép AI có Ra= 2100
2

/ cmkG
.
2. Chọn sơ bộ kích th ớc tiết diện:
a. Chọn kích thớc tiết diện dầm, sàn:
Chiều dày sàn chọn theo tiêu chuẩn ACI đối với sàn ứng suất trớc là:
ss
lh






ữ=
45
1
40
1
Sàn làm việc theo hai phơng nhng khi tính toán kinh tế nhất là tính sàn theo một phơng nên lấy:
.75.23
40
950
cmh
s
=

=
Chọn chiều dày sàn là
24=
s
h
cm.
Kích thớc tiết diện dầm đợc chọn nh sau:
+ Dầm bao xung quanh nhà trên các trục A, B, E, F và trục 1, 2, 5, 6 chọn chiều cao tiết diện:
dd
lh






ữ=
12
1
8
1
Tính theo chiều dài nhịp lớn nhất, có:
cmh
d
79
12
950
==
Do yêu cầu về kiến trúc không cao tại những vị trí này nên có thể chọn chiều cao dầm khá lớn

nhng do sàn là sàn ứng suất trớc nội lực trong sàn truyền lên dầm nhỏ (chủ yếu truền vào cột) và
tải trọng trên sàn do cáp ƯLT chịu. Dầm bao quanh nhà chủ yếu đỡ tờng do đó chọn
cmh
d
80=
.
Chiều rộng tiết diện dầm chọn theo hai điều kiện:
4
d
d
h
b
và
250
d
b
, ta chọn
cmb
d
35=
.
+ Dầm đỡ sàn các tầng hầm để đảm bảo chiều cao thông thuỷ cho xe cộ phía dới chiều cao
dầm nên nhỏ hơn 50 cm. Đối với các dầm chính chọn dầm bẹt kích thớc tiết diện 120x50 cm còn
các vị trí khác chọn dầm theo các điều kiện nh trên với điều kiện các dầm ở giữa sàn có chiều
cao nhỏ hơn 50cm. Bề rộng dầm chọn bằng 30cm đảm bảo các điều kiện
4
d
d
h
b

và
250
d
b
.
b. Chọn tiết diện cột:
Sơ bộ chọn kích thớc cột theo công thức sau:
n
yc
R
N
F ).5,12,1( ữ=
N: lực nén lớn nhất tác dụng lên chân cột.
R
n
: cờng độ tính toán của bêtôngmác 350 có R
n
=155kg/cm
2
.
Ta có mặt bằng phân tải sơ bộ cho một cột giữa nh hình vẽ.
Giả sử chọn tiết diện cột là (120x120)cm.
Tính toán sơ bộ lực nén lớn nhất tác dụng lên
chân cột ở tầng 1:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 7
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Tải trọng tác dụng lên chân cột tầng1 :
N=N

i
=Diện chịu tải x số tầng x 1200KG/cm
2
=7,5x6,75x28x1200=1701000KG/cm
2
Ta có diện tích yêu cầu:
2
5.14266
155
1701000
3.1 cmF
yc
=ì=
Vậy ta chọn tiết diện cột 120x120 cm (F
a
=14400cm
2
).
Hình dãng mặt bằng có tính đối xứng cao nên tiết diện cột trên đợc dùng cho tất cả các cột
có vị trí tơng đơng. Các cột biên có diện chịu tải nhỏ hơn nhng để đảm bảo độ cứng tổng thể cho
nhà ta chọn các cột có cùng tiết diện 120x120 cm. Các cột phía trên chịu tải ít hơn nhng để đảm
bảo độ cứng nhà không thay đổi lớn và thuận tiện cho thi công ta không thay đổi kích thớc tiết
diện cột mà chỉ bố trí thép giảm đi.
c. Chọn kích thớc lõi cứng:
Kích thớc lõi cứng đợc chọn theo hai điều kiện:
-Để đảm bảo điều kiện thi công ( ván khuôn trợt ) chiều dày vách
cm
v
15

và điều kiện
svl
FF 015.0
. Trong đó
vl
F
là tổng diện tích tiết diện các lõi và vách và
s
F
là diện tích sàn tầng
điển hình. Ta có:
2
1319]25.2)96.3(9)2/5.996(9)2/5.99[(4 mF
s
=ì++ì+++ì+=
2
79.191319015.0015.0 mxFF
svl
==
.
Ta chọn chiều dày các lõi giữa nhà có chiều dày là
cm
l
35=

, các phần vách phụ ngăn lõi
chọn
cm
l
15

'
=

và các vách bốn góc nhà chọn chiều dày vách là
cm
v
30=

. Ta có:
2
51.32)46.34(15.0)35.546.312(35.0)6.23.2(3.04 mxxxxF
vl
=++++++=
.
Diện tích lõi và vách lớn hơn qui định và khi chạy dao động công trình ta nhận thấy chu kỳ dao
động của dạng dao động chính của nhà là
snsT 5.23108.008.068.2
1
=ì==
(n là số tầng
của công trình kể cả hai tầng hầm và 2 tầng mái là 31 tầng). Đây là công thức kinh nghiệm đảm
bảo độ cứng các cấu kiện là hợp lý và kinh tế.
3. Chọn ph ơng án tính toán nội lực khung - lõi:
Hệ kết cấu của nhà là hệ khung kết hợp lõi chịu lực. Hình dáng mặt bằng nhà có tính đối xứng
cao nên ta tính toán nội lực bằng khung không gian.
Khung không gian đợc mô tả vào chơng trình Sap 2000 với các phần tử dầm cột khai báo là
frame và các phần tử sàn, vách, lõi khai báo là phần tử shell. Nhà có hai tầng hầm phơng án lựa
chọn tờng tầng hầm sơ bộ là tờng Barrette dày 600 khai báo nh phần tử shell.
Việc tính toán tờng tầng hầm sẽ đợc khai báo riêng do đó khi chạy nội lực khung không khai
báo áp lực đất mà chỉ khai báo tờng tầng hầm để có độ cững tổng thể của nhà nhằm mô phỏng

chính xác hơn sự làm việc của hệ kết cấu.
Các tầng kỹ thuật và tầng café quay trên cùng đợc khai báo gần đúng là có mặt bằng hình
vuông. Tải trọng phân bố đều lên sàn. Tải trọng do gió và động đất phụ thuộc cao trình đợc đặt tại
các nút cột của tầng. Sàn đợc coi là cứng vô cùng trong mặt phẳng làm việc của nó sẽ truyền tải
trọng ngang đến vách , lõi, cột theo tỷ lệ độ cứng của chúng. Lúc này ta coi khối lợng tập trung
của một tầng nhà đặt trên mức sàn bên dới.
Các loại tải trọng đợc xét đến là:
+ Tải trọng bản thân các kết cấu chịu lực. Khai báo khung không gian các phần tử frame (dầm,
cột) và các phần tử shell (các sàn có khai báo), sap tính tải trọng bản thân của chúng với hệ số v -
ợt tải khai báo là selfweigh=1.1.
+ Tải trọng phụ thêm do các lớp cấu tạo sàn, trần kỹ thuật
Nguyễn Thanh Bình
Trang 8
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
+ Tải trọng bản thân tờng. Tờng 220 xung bao xung quanh nhà đợc khai báo lên các dầm biên
với hệ số giảm tải do có xét đến các lỗ cửa. Tờng ngăn 110 và 220 trên các sàn tầng nhà ở đợc qui
về tải trọng phân bố đều trên sàn.
+ Hoạt tải cho các tầng và các khu vực phụ thuộc mục đích sử dụng (làm phòng ở, văn phòng
làm việc, bán giải khát, siêu thị, hành lang )
+ Tải trọng gió gồm gió tĩnh và gió động (do công trình cao trên 40m và có tần số dao động của
một số dạng dao động nhỏ hơn 1.3).
+ Tải trọng động đất (công trình là nhà cao tầng yêu cầu chống động đất cấp 7).
III. Xác định tải trọng tác động lên công trình:
Tải trọng tác động lên công trình xác định theo tiêu chuẩn 2737-95.
1. Tĩnh tải:
Tĩnh tải công trình bao gồm trọng lợng bản thân các cấu kiện, trong đó khi khai báo kết cấu
nhà vào chơng trình phân tích kết cấu SAP2k các cấu kiện sàn, dầm, cột, vách, lõi đ ợc Sap tự tính
trọng lợng bản thân với hệ số vợt tải selfweight lấy =1.1. Còn lại trọng lợng các lớp sàn, trọng lợng t-
ờng không khai báo ta bóc tải và đặt phân bố trên sàn hay dầm tơng ứng. Các hệ số vợt tải đợc

lấy theo tiêu chuẩn 2737-95.
Tải trọng bản thân tờng ngăn tại các tầng dùng làm căn hộ ở và văn phòng làm việc đợc qui
thành tải trọng phân bố đều trên sàn.
+ Tầng mái là tầng cafe quay, tải trọng đợc qui thành tải phân bố đều trên sàn:
STT Tải trọng qc (kG/m2) n qtt(kG/m2)
I Tầng café quay
1 Lớp tôn 20 1.3 26.00
2 Xà gồ thép 10 1.3 13.00
3 Dàn thép 10.38 1.3 13.49
4 Lớp vữa tạo dốc dày 175mm 31.5 1.1 34.65
5 Trần treo 20 1.1 22.00
6 Các cột thép 6.36 1.3 8.27
Tổng 117.41
+ Tầng kỹ thuật dới tầng cafe quay:
II Tầng kỹ thuật
1 Tấm sàn 2 1.1 2.20
2 Khung xơng thép đỡ sàn 15 1.05 15.75
3 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27 1.1 29.70
4 Bả vetonic sơn trắng 3 1.1 3.30
Tổng 50.95
+ Sàn các tầng điển hình:
IV Sàn tầng điển hình
1 Lát gạch Tacera 300x300 16.8 1.1 18.48
Nguyễn Thanh Bình
Trang 9
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2 Lớp vữa xi măng mác 50 dày 30 54 1.1 59.40
3 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27 1.1 29.70
4 Bả vetonic sơn trắng 3 1.1 3.30

Tổng 110.88
+Sàn các tầng siêu thị và cửa hàng giải khát:
III
Sàn các tầng 2:5
1 Vật liệu nhẹ phủ sàn dày 0.6 10 1.1 11.00
2 Trần kỹ thuật 15 1.1 16.50
Tổng 27.50
+ Sàn tầng hầm:
V
Sàn tầng hầm
1 Lớp vữa xi măng mác 50 dày 30 54 1.1 59.40
2 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27 1.1 29.70
3 Bả vetonic sơn trắng 3 1.1 3.30
Tổng 92.40
+ Tĩnh tải do tờng 220 xây bao xung quanh nhà đợc đặt phân bố trên dầm xung quanh nhà dới
tờng còn tờng 110 ngăn các phòng đợc qui thành tải trọng phân bố đều trên sàn:
- Tải trọng tĩnh do tờng xây 220
Phần xây gạch : 1800ì0,22ì1,1 = 435,6kg/m2
Lớp trát 1800ì0,03ì1,3 = 70,2kg/m2
Cộng = 505,8kg/m2
- Tải trọng tĩnh do tờng xây 110
Phần xây gạch : 1800ì0,11ì1,1 = 217,8kg/m2
Lớp trát 1800ì0,03ì1,3 = 70,2kg/m2
Cộng = 288 kg/m2
+ tải trọng do bể nớc:
- Tầng13 : thể tích bể nớc dùng cho chữa cháy 80m
3
=> Trọng lợng bể: P
b
=80000 Kg

Đa về tải trọng phân bố trên ô sàn:
2
/50
5.395.40
80000
mKgq =
ì
=
- Tầng 26 : thể tích bể nớc dùng cho sinh hoạt120m
3
=> Trọng lợng bể: P
b
=12000 Kg
Đa về tải trọng phân bố trên ô sàn:
2
/75
5.395.40
120000
mKgq =
ì
=
2. Hoạt tải:
Công trình là nhà cao tầng nên hoạt tải phân bố đều trên sàn đợc nhân với hệ số giảm tải:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 10
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
STT Hoạt tải sử dụng q tc(kG/m2) n qtt(kG/m2) Hs giảm tải q(kG/m2)
1 Hoạt tải phòng làm việc 200 1.2 240.00 0.50 119.094
2 Hoạt tải phòng ở 200 1.2 240.00 0.50 119.094

3 Hoạt tải trên ban công 400 1.2 480.00 1.00 480.000
4 Hoạt tải phòng ăn uống+cửa hàng) 400 1.2 480.00 0.56 270.792
5 Hoạt tải mái 75 1.3 97.50 1.00 97.500
3. Hoạt tải do gió:
Tải trọng gió bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động.
a. Gió tĩnh:
Công thức xác định tải trọng gió tĩnh tính toán là:
CKWnW
0
=
Trong đó:
n: Hệ số vợt tải lấy n=1.2.
0
W
: Tải trọng gió tiêu chuẩn vị trí xây dựng công trình.
Công trình đợc xây dựng tại Hà Nội nên thuộc khu vực II-B, dạng địa hình C. Ta có
2
0
/95 mkGW =
K: hệ số phụ thuộc cao trình nhà.
Tính toán gió tĩnh cho công trình theo hai phơng X và Y, lập đợc bảng kết quả thể hiện trong
Bảng 1 của phụ lục.
b. Gió động:
Ta tiến hành chạy dao động của công trình theo sơ đồ không gian với các khối lợng của tờng,
vách ngăn và hoạt tải dài hạn phân bố vào các nút chính của từng tầng. Số dạng dao động xét
đến với kết cấu không gian là 9 dạng. Kết quả các chu kỳ dao động và từ đó tính đợc các tần số
dao động của công trình cho trong bảng sau:
Dạng dao động T
xi
f

xi
T
yi
f
yi
1 2.6795 0.3732 2.3473 0.4260
2 0.7095 1.4095 0.6742 1.4832
3 0.3388 2.9516 0.3411 2.9317
Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động 2737-95, với các dạng dao động có tần số dao động <1.3
(tra bảng theo hình dạng mặt bàng công trình), công thức tính áp lực gió động mh sau:
( )
jiiiijip
ymW

=
Trong đó:
i
m
: Khối lợng tập trung của phần công trình thứ j. Khối lợng đợc tính toán thể
hiện trong Bảng 2 phụ lục.

i

: Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i phụ thuộc thông số
i

của từng
dạng dao động.

i

: Hệ số đợc xác định theo công thức :


=
=
=
n
j
iji
n
j
Fjji
i
My
Wy
1
2
1

Nguyễn Thanh Bình
Trang 11
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Với
ji
y
:Chuyển vị ngang ứng với từng dạng dao động i của trọng tâm phần công trình thứ j.
Bảng các chuyển vị ngang của công trình theo các dạng dao động đợc xuất từ file kết quả
chuyển vị của SAP 2000 nh sau:

Dạng dao động 1 Dạng dao động 2 Dạng dao động 3
X Y X Y X Y
-3.6
2.016E-06
2.167E-
06 -1.027E-05 -1.168E-05 -2.444E-05 2.512E-05
1
8.352E-06
9.052E-
06 -3.895E-05 -4.500E-05 -8.558E-05 9.156E-05
2
2.480E-05
2.892E-
05 -1.079E-04 -1.236E-04 -2.196E-04 2.388E-04
3
4.483E-05
5.215E-
05 -1.842E-04 -2.055E-04 -3.511E-04 3.761E-04
4
6.869E-05
7.850E-
05 -2.651E-04 -2.901E-04 -4.677E-04 4.933E-04
5
9.685E-05
1.074E-
04 -3.455E-04 -3.711E-04 -5.533E-04 5.735E-04
6
1.301E-04
1.436E-
04 -4.313E-04 -4.573E-04 -5.983E-04 6.074E-04

7
1.508E-04
1.712E-
04 -4.843E-04 -5.071E-04 -5.883E-04 5.868E-04
8
1.844E-04
1.991E-
04 -5.262E-04 -5.453E-04 -5.394E-04 5.258E-04
9
2.129E-04
2.274E-
04 -5.563E-04 -5.703E-04 -4.549E-04 4.284E-04
10
2.419E-04
2.560E-
04 -5.733E-04 -5.813E-04 -3.403E-04 3.019E-04
11
2.714E-04
2.847E-
04 -5.763E-04 -5.778E-04 -2.036E-04 1.554E-04
12
3.012E-04
3.133E-
04 -5.651E-04 -5.597E-04 -5.446E-05 1.613E-06
13
3.310E-04
3.418E-
04 -5.396E-04 -5.274E-04 9.667E-05 -1.551E-04
14
3.608E-04

3.701E-
04 -5.001E-04 -4.814E-04 2.390E-04 -2.966E-04
15
3.904E-04
3.978E-
04 -4.475E-04 -4.227E-04 3.623E-04 -4.148E-04
16
4.197E-04
4.251E-
04 -3.826E-04 -3.526E-04 4.576E-04 -5.011E-04
17
4.484E-04
4.517E-
04 -3.069E-04 -2.727E-04 5.179E-04 -5.491E-04
18
4.767E-04
4.776E-
04 -2.219E-04 -1.846E-04 5.387E-04 -5.551E-04
19
5.042E-04
5.027E-
04 -1.295E-04 -9.052E-05 5.181E-04 -5.184E-04
20
5.310E-04
5.268E-
04 -3.157E-05 7.623E-06 4.569E-04 -4.413E-04
21
5.569E-04
5.500E-
04 6.990E-05 1.076E-04 3.590E-04 -3.290E-04

22
5.820E-04
5.722E-
04 1.729E-04 2.074E-04 2.301E-04 -1.889E-04
23
6.062E-04
5.934E-
04 2.756E-04 3.048E-04 7.816E-04 -3.038E-05
24
6.259E-04
6.135E-
04 3.764E-04 3.982E-04 -8.833E-05 1.364E-04
25
6.519E-04
6.326E-
04 4.739E-04 4.861E-04 -2.602E-04 3.021E-04
26
6.737E-04
6.508E-
04 5.680E-04 5.673E-04 -4.310E-04 4.563E-04
27
6.984E-04
6.713E-
04 6.739E-04 6.538E-04 -6.271E-04 6.144E-04
28
7.226E-04
6.976E-
04 7.766E-04 7.406E-04 -8.165E-04 7.694E-04
Để tính đợc gió động ta phải tính khối lợng từng tầng đa về trọng tâm của các tầng đó. Các
tầng chính là các phần thứ j của công trình, khối lợng của chúng bằng trọng lợng từng tầng chia

Nguyễn Thanh Bình
Trang 12
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
cho gia tốc trọng trờng lấy gần bằng 10. Bảng trọng lợng các tầng đợc tính toán và thể hiện trong
bảng sau:
Kết quả tính toán gió động thể hiện trong bảng từ Bảng 3 của phụ lục.
3. Tải trọng động đất:
Hiện nay Việt Nam đang sắp xuất bản tiêu chuẩn tính toán động đất dựa trên tiêu chuẩn tính
động đất của Nga trớc đây. Tiêu chuẩn này cha đợc xuất bản nên em vẫn tính động đất theo tiêu
chuẩn
817 CHN
của Nga với hệ số động đất lấy theo số liệu đất Hà Nội đã đợc khảo sát
trong tài liệu địa chất kèm với công trình.
Tải trọng động đất tác dụng lên tầng thứ k theo dạng dao động thứ i xác định theo công thức:
kiki
SKKS
021
=
Trong đó: +
1
K
: hệ số tính đến sự h hỏng cho phép của công trình
112.0
1
ữ=K
. Lấy
25.0
1
=K

.
+
2
K
: hệ số tính đến giải pháp kết cấu sử dụng
5.15.0
2
ữ=K
. Lấy
5.1
2
=K
.
+
i
S
0
: giá trị tải trọng động đất ứng với dao động riêng thứ i của công trình xác định
theo công thức:
ikiki
KAQS


0
=
Với: +
k
Q
là trọng lợng của phần công trình đặt tại điểm thứ k.

+ A: hệ số động đất (hệ số gia tốc nền hiệu dụng ứng với chu kỳ 475 năm) lấy A=0,1 t-
ơng ứng với tính toán động đất cấp 7.
+
i

: hệ số động lực ứng với dạng dao động riêng thứ i của công trình. Nền đất Hà
Nội ứng với loại đất III theo tiêu chuẩn
817 CHN
nên hệ số này lấy theo đờng cong 3
i
i
T
5.1
=

.
+

K
:hệ số kết cấu phụ thuộc hình dáng công trình
1563.2
5.39
1.104
<==
B
H
nên lấy
1=

K

.
+
ik

: hệ số phụ thuộc biến dạng công trình:


=
=
=
n
k
kik
n
k
kik
kiik
xQ
xQ
x
1
2
1

Tính toán động đất với 3 dạng dao động đầu tiên của công trình, kết quả tính đợc thể hiện
trong Bảng 4 của phụ lục.
Với các tải trọng gió động ứng với các dạng dao động riêng của công trình ta sẽ có nội lực t-
ơng ứng với từng dạng dao động, nội lực đó đợc tổ hợp dạng
2
i

X

trong đó
i
X
là nội lực và
chuyển vị tơng ứng với từng dạng dao động
Kết quả thể hiện trong Bảng 4 của phụ lục.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 13
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Iv. Tính sàn tầng điển hình:
Sàn tầng điển hình là sàn ứng suất trớc dày.
Tính toán cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trớc có thể tính theo 3 phơng pháp đó là:
Tính toán theo ứng suất cho phép: Phơng pháp này coi bê tông trong cấu kiện bê tông cốt
thép ứng lực truớc trở thành vật liệu đàn hồi có ứng suất trong bê tông là :
[ ]
[ ]





=
n
k
W
M
F

N



Tính theo trạng thái giới hạn: Phơng pháp này tính cấu kiện bê tông cốt thép ứng lực trớc
sau đó kiểm tra trong giai đoạn sử dụng.
Phơng pháp cân bằng tải trọng:
+ Đây là phơng pháp tính toán với giả thiết lực kéo căng cáp ứng suất trớc tạo thành hợp lực
cân bằng với tổng tải trọng bản thân cấu kiện.
+ ở trạng thái cân bằng, có:
Độ võng f=0 ; mômen M=0, trong sàn chỉ còn ứng suất nén trong bê tông:
F
N


cos
=
áp lực phân bố do cáp lực nén của cáp trong bê tông là:

2
8
L
Ne
w =
Trong đó:
w: Tải trọng phân bố đều bới cáp parabol.
N: ứng lực trớc có hiệu.
e: khoảng cách từ tâm tiết diện tới điểm xa nhất của parabol cáp ứng lực trớc.
Đối với sàn làm việc theo hai phơng kê bốn cạnh, ứng lực trớc thiết kế cho hai phơng sẽ liên
quan chặt chẽ đến nhau. Tuy nhiên nguyên tắc cơ bản của cân bằng tải trọng vẫn giữ nguyên và

mục đích của thiết kế là cân bằng tải trọng nên toàn kết cấu sẽ có ứng suất phân bố đều trong
mỗi phơng và sẽ không có độ võng hay vồng lên dới tải trọng này. Xét một sàn hai phơng kê lên
các dầm ở 4 cạnh. Cáp ở cả hai phơng với ứng lực trớc
1
F
và
2
F
ta có tải trọng phân bố đều bởi
cáp parabol theo hai phơng là :
2
2
22
2
1
11
88
L
hF
L
hF
w +=
Nhận thấy có nhiều cặp
1
F
và
2
F
thoả mãn công thức trên nhng thiết kế kinh tế nhất là chịu
tải trọng chỉ theo phơng ngắn (nếu là tấm vuông thì chịu 0.5w).

Cách tính toán sàn ULT theo phơng pháp cân bằng tải trọng phù hợp với quan điểm tính toán
cấu kiện bê tông cốt thép ULT hơn cả nên trong đồ án này em chọn cách tính sàn theo phơng
pháp cân bằng tải trọng.
Cáp đợc bố trí theo phơng vuông góc với dải sàn tính toán theo dạng parabol võng ở giữa nhịp
và vồng lên ở gối. Khi phân tích biểu đồ nội lực của sàn tầng điển hình bằng chơng trình phân tích
kết cấu SAP2000, ta bố trí cáp ƯLT theo biểu đồ mômen. Sàn làm việc theo 2 phơng nhng khi tính
toán để đảm bảo tính kinh tế ta tính cáp theo phơng ngắn. Quan niệm tính toán sàn theo bản làm
kê hai cạnh cũng đợc lựa chọn dựa trên biều đồ mômen do tĩnh tải và hoạt tải gây ra. Sau khi tính
đợc số cáp bố trí, ta kiểm tra cờng độ của bê tông và thép trong các giai đoạn thi công và sử
dụng sàn ở vị trí ứng suất trong bê tông và cốt thép lớn nhất. Việc kiểm tra đ ợc tiến hành theo 3
cách:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 14
q
N
N
w
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Cách 1: Kiểm tra đợc tính bằng tay với giả thiết vị trí tiết diện có mômen lớn nhất là vị trí có
ứng suất lớn nhất và lực nén trong cáp chỉ theo 1 phơng. Cách kiểm tra này em áp dụng
cho việc kiểm tra tại tiết diện giữa nhịp dải sàn tính toán 2-3 và C-D. Nếu kiểm tra các tiết
diện giữa nhịp 2-3 và C-D đảm bảo an toàn thì cáp tại các ô sàn còn lại đợc bố trí tơng tự.
Cách 2: Do trong thực tế sàn không chỉ làm việc theo 1 phơng, mặt khác nội lực của sàn có
thể lấy kết quả của SAP2000 với các trờng hợp tĩnh tải (kiểm tra giai đoạn buông cốt thép)
và trờng hợp tĩnh tải+hoạt tải (giai đoạn sử dụng). ứng lực trớc cho sàn không khai báo đợc
trong SAP (cũng nh các phần mềm phân tích kết cấu khác nh STAADIII, SAFE ) sẽ đợc cộng
thêm vào ứng suất tính toán đợc theo SAP. Các tiết diện kiểm tra là các tiết diện có
maxx
M

hoặc
maxy
M
hoặc cả
x
M
và
y
M
đều lớn. ứng lực trớc cộng thêm đợc lấy theo tổng áp
lực phân bố dạng parabol tuỳ thuộc cáp bố trí và đợc lấy theo cả hai phơng (
1b
w
và
2b
w
).
Cách 3: Tuy không khai báo đợc ứng lực trớc trong SAP2k nhng ta có thể thay thế lực nén
trong cáp bằng áp lực phân bố không đều theo hai phơng tuỳ theo cáp bố trí và kiểm tra
ứng suất tại các tiết diện sàn bằng cách xuất ứng suất trên sàn theo hai ph ơng và so sánh
nó với ứng suất cho phép trong bê tông theo tiêu chuẩn ACI. Tuy nhiên, một hạn chế của
phơng pháp này là việc khai báo tải trọng phân bố không đều trên phần tử tấm theo SAP
không có dạng tải phân bố parabol. Ta khắc phục hạn chế này bằng cách chia tải parabol
thành các tải phân bố đều trên sàn theo dạng tam giác và hình thang tuỳ theo dạng
parabol của áp lực do ƯLT trong cáp gây ra.
Do công trình khá lớn việc chia quá nhỏ các ô sàn trong toàn bộ công trình sẽ sinh số phần tử
cần phân tích quá lớn (khoảng hơn 10000 phần tử shell). Mặt khác khi tính sàn ta coi các vị trí dầm
và cột là liên kết cố định, sàn coi nh không chịu tải trọng ngang nên em tách sàn một tầng điển
hình cùng các cột và vách đỡ để chạy nội lực. Tải trọng xét đến là trọng lợng bản thân sàn (SAP tự
tính), trọng lợng tờng và các vách ngăn phân bố đều trên sàn, hoạt tải trên sàn lấy theo tiêu

chuẩn 2737-95. Khi chạy nội lực và ứng suất, các phần tử dầm, cột, vách và sàn đều đợc chia nhỏ
để nội lực trong sàn gần đúng nhất.
. Tính dải sàn nhịp 2-3:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 15
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
a. Vật liệu :
+ Bê tông mác 350,
2
/155 cmkGR
n
=
,
2
/11 cmkGR
k
=
.
Cờng độ bê tông theo ACI:
2
/5.227
2.1
35078.0
2.1
#78.0
cmkG
BT
f
c

=
ì
=
ì
=
.
+ Cốt thép: ULT dùng cáp T15 gồm 7 sợi cáp bó lại với nhau. Diện tích bó cáp là A=140
2
mm
.
Đây là loại cáp không kết dính (unbonded), vỏ bọc ống plastic
)20( mm=

, bôi mỡ chống gỉ cho
cáp, các thông số của cáp nh sau:Giới hạn bền cáp:
2
/186001860 cmkGMPaf
y
==
.
- Giới hạn chảy cáp:
2
/169001690 cmkGMPaf
py
==
- Mô đun đàn hồi:
25
/200000010.2 cmkGMPaE
p
==

.
Cốt thép thờng chọn thép AIII có
2
/3600 cmkGR
a
=
.
b. Bổ trí cáp:
Chiều dày bản đã chọn theo bản làm việc theo hai phơng =240. Cáp đợc bố trí dạng parabol
theo trục 1-6 võng xuống ở giữa các nhịp và vồng lên ở các gối. Đối với cáp ở biên, tâm cảu neo
trùng với tâm sàn và khoảng cách từ điểm võng nhất của cáp parabol đến mép dới sàn là 60mm.
Đối với các nhịp giữa, cáp bố trí dạng parabol vồng lên ở các vị trí gối (chịu mômen âm) và
võng xuống ở giữa nhịp cách mép sàn một khoảng là 60mm.
1. Tải trọng:
- Trọng lợng bản thân:
Sàn tầng điển hình
q(kG/m2)
1 Lát gạch Tacera 300x300 16.8
2 Lớp vữa xi măng mác 50 dày 30 54
3 Sàn bê tông cốt thép dày 240 600
4 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27
5 Bả vetonic sơn trắng 3
Tổng 700.8
- Hoạt tải phòng ở : q = 240
2
/ mkG
.
2. Hao ứng suất:
ứng suất căng ban đầu:
pupi

ff 8.0
. Ta lấy:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 16
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2
/139501860075.0 cmkGf
pi
=ì=
.
a. Hao do ma sát:
Cáp đợc căng sau bằng căng cáp đã đợc trong ống thép nhỏ nằm trong bê tông trớc khi đổ.
Một đầu cáp đã neo chết trong bê tông, khi cáp đã đợc căng đủ lực, phụt vữa xi măng áp lực
vào trong ống thép để tạo lực dính. Xi măng áp lực đông kết, ta tiến hành buông cáp và đặt neo
sống cho đầu cáp. Cáp đợc sử dụng cho sàn là cáp đợc bôi mỡ để tránh bị rỉ sét nên là cáp
không kết dính. Theo kinh nghiệm nớc ngoài, tỷ lệ hao ứng suất là 2.5% trên 10m dài. Đối với sàn
này, ứng suất còn lại là :
2
/12538139505.400025.013950' cmKGf
pi
=ìì=
.
Mặt khác sau khi thả neo, đầu cáp neo sẽ bị tụt một khoảng lớn nhất =6mm. Do hao ma sát,
cáp bị giãn dài thêm một đoạn

:
2
'
pipi

p
ff
f
+
=
,
p
p
E
Lf ì
=
Trong đó
p
f
là ứng suất trung bình trong cáp:
2
/13244
2
1253813950
cmKGf
p
=
+
=
.
mmm
E
lf
p
268268.0

2000000
5.4013244
==
ì
=
ì
=
.
b. Hao ứng suất do biến dạng vùng neo:
Vùng neo biến dạng cho phép lớn nhất
set

= 6mm=0.6cm.
ứng suất hao do biến dạng neo:
2
/297
268
132446
6
cmKG
f
f
p
=
ì
=

ì
=
.

ứng suất trung bình sau khi kể đến hao ứng suất do ma sát và biến dạng neo là:
2
/1294729713244 cmKGff
fptb
===
.
c. Các hao khác:
Hao ứng suất do bê tông bị co ngót, do từ biến và do sự chùng ứng suất của cáp phụ thuộc
vào độ ẩm của bê tông khi tiến hành căng sau, khoảng thời gian giữa thời điểm sau khi căng truớc
và thời gian tính lực còn lại Ta lấy một cách gần đúng tổng các tổn hao này là
2
/2200 cmKG
.
ứng suất có hiệu lúc này là:
2
/10747220012947 cmKgf
pe
==
.
Diện tích tiết diện một bó cáp T15 là
22
4.1140 cmmm =
. Ta có lực căng trong 1 cáp là:
150454.110747
1
=ì=
cap
N
KG
3. Chọn tải trọng cân bằng:

Tải trọng cân bằng trong cáp nên chọn =
)18.0( ữ
tĩnh tải dựa trên ý nghĩa rằng lực căng trớc
trong cáp khiến cấu kiện không bị võng dới tải trọng bản thân.
Bê tông cáp ƯLT cờng độ cao có trọng lợng bản thân là
3
/2400 mkG
.
Sàn dày 0.22m. Ta có thành phần lực hớng lên do cáp ƯLT parabol sinh ra là:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 17
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2
/4.518240024.09.09.0 mkGTTw
b
=ìì=ì=
Cắt một mét dài bản để tính toán, ta có lực căng cáp yêu cầu trên 1m dài là:
h
Lw
N
b
8
2
ì
=
Với e là khoảng cách từ tâm sàn đến điểm võng xa nhất của cáp parabol. Với h là khoảng
cách từ trục tim sàn đến điểm võng xa nhất của cáp parabol (hình vẽ).
+ Nhịp biên:
mmmh 09.090602/)12060(240

1
==+=
mKG
h
Lw
N
b
/58320
09.08
94.518
8
2
1
2
=
ì
ì
=
ì
=
kGN
cap
7.14630
1
=
nên số cáp yêu cầu cho 1m dài là:
)./(88.3
15045
58320
1

mcap
N
N
n
cap
===

+ Nhịp giữa:
mmmh 12.01206060240
1
===
mKG
h
Lw
N
b
/43740
12.08
94.518
8
2
1
2
=
ì
ì
=
ì
=
Số cáp yêu cầu cho 1m dài là:

)/(91.2
15045
43740
1
mcap
N
N
n
cap
===
.
Chọn số cáp cho 1m dài sàn theo kết quả của nhịp biên A-B là 4cáp/1m dài sàn. Dải sàn 2-3
nhịp 9m nên bố trí số cáp là: 36 T15. Tuy nhiên để huy động tối đa tác dụng của cáp đối với sự làm
việc của sàn, tiêu chuẩn ACI khuyến cáo nên bố trí 75% số cáp trong phạm vi dải cột và 25% trong
phạm vi dải giữa. Ta bố trí cáp trong dải cột tính từ tâm cột là 2.5m mỗi bên là 13 cáp tức là
khoảng cách cáp là a=200. ở dỉ giữa (4m) bố trí 10 cáp khoảng cách là a=450.
4. Tính cốt thép th ờng:
Cốt thép thờng đặt theo cấu tạo, hàm lợng cốt thép
%4.0
à
. Cốt thép thờng bố trí hai lớp
trên và dới nh sàn có dầm.
Diện tích cốt thép thờng min cho 1 lớp:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 18
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Vậy mỗi lớp cốt thép thờng
chọn thép
20012a

, có
diện tích cốt thép trong 1m là
22
8.4565.5131.15 cmcmA
s
>=ì=
.
Trong vùng có mômen âm (vị trí có cột chống, lõi, vách) cốt thép thờng bố trí theo mỗi phơng là
:
2
2.169002400075.000075.0 cmhlA
s
=ìì==
Cốt thép thờng phân bố trong bề rộng sàn giữa các đờng 1.5 lần chiều dày sàn là tính từ mép
cột = bề rộng cột+0.15 hsàn = 1.2+1.5x0.24 = 1.56m.
Nh vậy cốt thép phân bố trong vùng đó là
mcmA
s
/38.10
56.1
2.16
'
2
==
. Bố trí thép thờng trong
vùng chịu mômen âm là
1210

(

2
31.11' cmA
s
=
) trên 1m dài.
5. Kiểm tra :
Sàn bê tông cốt thép ƯLT cần kiểm tra ứng suất trong bê tông các giai đoạn:
- Giai đoạn buông cốt thép.
- Giai đoạn sử dụng.
- Kiểm tra khả năng chịu lực của cấu kiện (tải trọng giới hạn)
Ta tiến hành kiểm tra ứng suất cho nhịp 2-3 với cáp bố trí trong bớc A-B có
mL
AB
9=
.
a. Giai đoạn buông cốt thép:
Cáp đợc căng sau khi bê tông đã đạt cờng độ thiết kế ở 28 ngày tuổi, bê tông mác 350 của
Việt Nam đợc qui đổi theo tiêu chuẩn ACI với mẫu thí nghiệm không phải khối hộp vuông mà là
khối trụ là:
2
/5.227
2.1
35078.0
' cmkGf
c
=
ì
=
Tải trọng tác dụng lúc này gồm có:
-Trọng lợng bản thân cấu kiện.

-Lực căng trớc.
Cắt 1m dài bản để kiểm tra ứng suất. Tiết diện nguy hiểm nhất là tiết diện giữa nhịp ta có:
W
M
W
M
F
N
q
Nc
=

Trong đó:
* Lực nén
c
N
:
ppc
AfnN ìì=
n là số cáp trên 1m dài.
p
f
là ứng suất trung bình trong 1 cáp sau khi trừ đi hao ứng suất do ma sát và do biến dạng
neo.
p
A
là diện tích tiết diện 1 cáp.
KGN
c
2.725034.1129474 =ìì=

Nguyễn Thanh Bình
Trang 19
mcmA /8.4
2
100
24004.0
2
min
=ìì=
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2
240010024 cmxF ==
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữ a nhịp sàn.
2
sin
1
L
FhNM
cN
ìì=

Trong đó

là góc nghiêng của dạng parabol cáp ƯLT so với phơng nằm ngang. ở nhịp biên
cáp ƯLT vồng lên ở đoạn gối tựa cách mép trên của sàn bằng 12cm và đầu kia là 6cm. Tính với
góc

lớn hơn ta có :
013.0
450
612
sin =

= tg

cmKGM
N
.1.228385
2
900
013.02.7250392.72503 =ììì=
q
M
là mômen do tĩnh tải gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn:
kGcmkGmM
q
5832005832
8
9
240024.0
2
==ìì=
Mômen kháng uốn của 1m sàn là:
3
22
9600
6

24100
6
cm
bh
W =
ì
==
ứng suất trong tiết diện phải đảm bảo điều kiện:
'6.0
cnen
f

và
'5.0
ckeo
f

với
'
c
f
đ-
ợc tính theo đơn vị MPa. Bê tông mác 350 có
MPacmkGf
c
75.22/5.227'
2
==
tính đợc :
2

/5.1365.2276.0'6.0 cmkGf
c
=ì=
và
2
/8.2338.275.225.0'5.0 cmkGMPaf
c
==ì=
.
Ta có:
9600
1.228385
2400
2.72503
1
=

75.6
9600
583200
=+
2
/ cmKG

9600
1.228385
2400
2.72503
1
=

75.114
9600
583200
=

2
/ cmKG
Nh vậy ta có:
<=
2
1
/75.6 cmKG

8.23
2
/ cmKG
và
75.114
2
==
nen

2
/ cmKG
5.136<
2
/ cmKG
nên bê tông đảm bảo khả năng chịu lực khi buông neo cáp ƯLT.
b. Giai đoạn sử dụng:

Giai đoạn sử dụng kiểm tra ứng suất trong bê tông khi chịu tải trọng tác dụng của một phần
trọng lợng bản thân (hệ số 0.1) mà cáp ƯLT cha cân bằng, trọng lợng của tờng, vách ngăn và hoạt
tải tác dụng lên sàn. Ngoài ra cần kiểm tra ứng suất trong cáp ứng lực trớc.
Trọng lợng tờng, vách ngăn đợc qui thành lực phân bố đều trên sàn đã tính trong bảng tải
trọng:
2
,
/22.238 mkGq
vt
=
Tổng tải trọng phân bố đều trên sàn lúc này là:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 20
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2
,0
/82.53524022.23824.024001.01.0 mkGHTqTTq
vt
=++ìì=++ì=
ứng suất trong bê tông cần kiểm tra tơng tự nh trên tuy nhiên lực dọc do cáp truyền đợc lấy là
lực dọc trong cáp đã trừ đi mọi hao ứng suất do ma sát, biến dạng neo, từ biến, bê tông co ngót,
chùng ứng suất trong cáp và mômen là do lực nén trong cáp và lực phân bố trên sàn gây ra.
Cắt 1m dài bản để kiểm tra ứng suất trong bê tông. Tiết diện nguy hiểm nhất là tiết diện giữa
nhịp ta có:
W
M
W
M
F

N
q
Nc 0
=

Trong đó:
Lực nén do cáp ƯLT gây tra trên 1m dài
c
N
:
ppc
AfnN ìì=
với n là số cáp trên 1m dài.
p
f
là ứng suất trung bình trong 1 cáp sau khi trừ đi tất cả các hao ứng suất có thể có.
p
A
là diện tích tiết diện 1 cáp.
KGN
c
2.601834.1107474 =ìì=
2
240010024 cmxF ==
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn.
2
sin
1

L
FhNM
cN
ìì=

KGcmM
N
1.189577
2
900
013.02.6018392.60183 =ììì=
q
M
là mômen do tải phân bố gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn:
kGcmkGmM
q
54251818.5425
8
9
82.535
2
==ì=
Mômen kháng uốn của 1m sàn là:
3
22
9600
6
24100
6
cm

bh
W =
ì
==
ứng suất trong tiết diện phải đảm bảo điều kiện:
'45.0
cnen
f

và
'5.0
ckeo
f

với
'
c
f
đợc tính theo đơn vị MPa. Bê tông mác 350 có
MPacmkGf
c
75.22/5.227'
2
==
tính đợc :
2
/4.1025.22745.0'45.0 cmkGf
c
=ì=
;

2
/8.2338.275.225.0'5.0 cmkGMPaf
c
==ì=
Ta có:
1

9600
1.189577
2400
2.60183
=
67.11
9600
542518
=+
2
/ cmKG
2

9600
1.189577
2400
2.60183
=
34.101
9600
542518
=
2

/ cmKG
Nguyễn Thanh Bình
Trang 21
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Nh vậy ta có:
67.11
1
==
keo

2
/ cmKG
<
8.23
2
/ cmKG
và
4.10234.101
2
<==
nen

2
/ cmKG
nên bê
tông đảm bảo khả năng chịu lực trong giai đoạn sử dụng.
c. Kiểm tra khả năng chịu lực:
Cấu kiện phải đảm bảo khả năng chịu lực với hệ số vợt tải của tĩnh tải là 1.4 và hoạt tải là 1.7.
Lúc này tải phân bố đều trên sàn là:

HTTTq
tt
ì+ì= 7.14.1
2
/15482407.1)22.238240024.0(4.1 mkGq
tt
=ì++ìì=
Lực kéo trong sàn do cốt thép chịu và lực nén do cả bê tông và cốt thép cùng chịu. Mômen
trong các tiết diện sàn phải đảm bảo điều kiện:
gh
MM
Trong đó
gh
M
đợc xét nh sau:
Tính ứng suất trong sàn tại tiết diện giữa nhịp tơng tự nh trên với tải trọng q phân bố đều là
2
/1548 mkGq
tt
=
.
Cắt 1m dài bản để kiểm tra ứng suất trong bê tông. Kiểm tra mômen của các tiết diện sát mép
cột và tiết diện giữa nhịp sàn.
a. Kiểm tra cho tiết diện giữa nhịp sàn:
ở giữa sàn, cáp bố trí 2.5 cáp/ 1m dài
KGN
c
5.453144.1129475.2 =ìì=
2
240010024 cmxF ==

N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn.
2
sin
1
L
NhNM
ccN
ìì=

KGcmM
N
142741
2
900
013.05.4531495.45314 =ììì=
+ Mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn
KGcmM
N
142741=

+
q
M
là mômen do tải phân bố gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn lấy trên biểu đồ mômen M22
trong sàn với tổ hợp tải trọng 1.4TT+1.7HT là kết quả của bài toán phân tích sàn đã khai báo trong
SAP2k.
Nh trên đã nói, cốt thép thờng đợc đặt trong sàn là
123

trên 4m dài (
2
39.3' cmA
s
=
). Vậy 1m
dài sàn có diện tích thép là:
2
8475.0
4
39.3
cmA
s
==
Nguyễn Thanh Bình
Trang 22
Rn
R'aF'a
Nc
RaFa
Cáp
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Ta tính ứng suất trong thép:
mb 1=
ứng suất có hiệu trong cáp là:
2
/10747220012947 cmKGf
pe

==
, ta có:
mKGF
p
/5.376145.24.110747 =ìì=
mkGmkNF
y
/2373/73.23
1000
75.84280
==
ì
=
Tổng khả năng chịu lực của thép và cáp trên 1m sàn là:
mKGF /5.3998723735.37614
=+=
Chiều cao vùng chịu nén là:
m
bf
F
a
c
0206.0
105.227185.0
5.39987
'85.0
4
=
ììì
==

Hệ số:
=
ìì
== 0081.0
24.08.0900
4.1
bd
A
ps
p

=++=
p
c
peps
f
ff

300
'
70
2
/115411.1154
0081.0300
75.22
707.1074 cmKGMPa ==
ì
++
Mômen giới hạn tính theo công thức:
[ ]

2/()2/2/( adFafAM
yspspsu
+=


=
( )
[ ]
)2/0206.024.08.0(2373)2/0206.02/24.0(5.2115414.19.0 ìì+ìììì
KGm6.3503=
Trên biểu đồ mômen ta có:
Giữa nhịp A-B: M=3378kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cả ứng lực trớc trong cáp là :
KGmKGcmMMM
qNT
59.1950195059337800142741 ==+=+=
ghT
MM <
nên sàn đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn.
Giữa nhịp B-C: M=3430.3kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cà ứng lực trớc trong cáp là
KGmKGcmMMM
qNT
89.2002200289343030142741 ==+=+=
ghT
MM <
nên sàn đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn.
Giữa nhịp C-D: M=-629.3kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cà ứng lực trớc trong cáp là
=+=

qNT
MMM
-142741-62930=-205671KGcm=-2056.71KGm
ghT
MM <
nên sàn đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn.
b. Kiểm tra tại tiết diện sát mép cột:
ở sàn sát mép cột, cáp bố trí là 5 cáp/ 1m dài

KGN
c
906294.1129475 =ìì=

Nguyễn Thanh Bình
Trang 23
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn.
)62/24( ì=
cN
NM
KGcmM
N
543774)612(90629 =ì=
+
q
M
là mômen do tải phân bố gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn lấy trên biểu đồ mômen M22

trong sàn với tổ hợp tải trọng 1.4TT+1.7HT là kết quả của bài toán phân tích sàn đã khai báo trong
SAP2k.
Nh trên đã nói, cốt thép thờng đợc đặt trong sàn vùng cột là
2
2.16 cm
. Vậy 1m dài sàn có diện
tích thép là:
2
8.1
9
2.16
cmA
s
==
Ta tính ứng suất trong thép:
mb 1
=
ứng suất có hiệu trong cáp là:
2
/10747220012947 cmKGf
pe
==
ta có:
mKGF
p
/7522954.110747 =ìì=
mkGmkNF
y
/5040/4.50
1000

180280
==
ì
=
Tổng khả năng chịu lực của thép và cáp trên 1m sàn là:
mKGF /80269504075229 =+=
Chiều cao vùng chịu nén a đợc xác định thông qua công thức sau:
==
'85.0
c
bf
F
a
m042.0
105.227185.0
80269
4
=
ììì
Hệ số:
0081.0
24.08.0900
4.1
=
ìì
==
bd
A
ps
p

=++=
p
c
peps
f
ff

300
'
70
2
/115411.1154
0081.0300
75.22
707.1074 cmKGMPa ==
ì
++
Mômen giới hạn tính theo công thức:
[ ]
2/()2/2/( adFafAM
yspspsu
+=

( )
[ ]
KGm7974)2/042.024.08.0(5040)2/042.02/24.0(5115414.19.0 =ìì+ììì=
Kết quả nội lực của SAP với mômen tại mép cột dới tác dụng của tải phân bố 1.4TT+1.7HT là :
Nguyễn Thanh Bình
Trang 24

***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn

+ Mép cột biên trục 2:
Cột trục B: M=5572.8kGm <
KGmM
gh
7974=
nên đảm bảo điều kiện chịu lực.
Cột trục C: M=4432kGm <
KGmM
gh
7974=
nên đảm bảo điều kiện chịu lực.
+ Mép cột giữa trục 3:
Trục A: M=11836.4kGm. Ngoải ra cần cộng tác dụng của mômen do cáp gây ra là:
KGmKGcmM
N
8.5437543774 ==
.
KGmM
T
6.63988.54374.11836 ==
ghT
MM <
nên điều kiện về khả năng chịu lực ở trạng thái giới hạn là đảm bảo.
Trục B (mép vách): M=-12156.6kG. Có:
KGmM
T
8.67188.54376.12156 ==

.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 25