Thiết kế cao ốc văn phòng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KỸ SƯ NGÀNH XÂY DỰNG



THIẾT KẾ
CAO ỐC VĂN PHÒNG
(THUYẾT MINH/PHỤ LỤC)






SVTH : PHẠM VĂN SƠN
MSSV : 20661171
GVHD : TS. DƯƠNG HỒNG THẨM

TP. Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2011
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171

LỜI MỞ ĐẦU

Có thể nói xây dựng là một trong những ngành phát triển sớm nhất trong lòch sử phát
triển của nhân loại. Sự phát triển của từng quốc gia có liên quan mật thiết đến ngành xây
dựng, đi đến đâu ta cũng thấy bóng dáng của những công trình xây dựng, từ những ngôi
nhà, con đường hay là những công trình mang ý nghóa lớn lao và là niềm tự hào, biểu
tượng của quốc gia đó như là: Vạn Lý Trường Thành của người Trung Hoa, đấu trường
Coloseum của người Ý, tháp Effent của người Pháp, tòa tháp đôi Petronas của người
Malaysia,…Đặc biệt đối với nước ta sau hơn 20 năm đổi mới và đang trong thời kì Công
Nghiệp Hóa và Hiện Đại Hóa thì xây dựng càng đóng một vai trò to lớn trong việc phát
triển cơ sở hạ tầng, nhà máy xí nghiệp, điện đường trường trạm…Trong xu thế hiện nay
hoạt động xây dựng diễn ra với tốc độ khẩn trương ngày càng rộng khắp với quy mô xây
dựng ngày càng lớn đã cho thấy tầm quan trọng của ngành xây dựng.
Đối với riêng em có cơ hội được ngồi trên ghế giảng đường Đại học, em đã được các
thầy cô truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà thầy cô tích lũy được trong
giảng dạy và làm việc của mình. Sau thời gian 4 năm học tập, nghiên cứu và kết thúc khóa
học bằng một bài đồ án tốt nghiệp để đánh giá lại kết quả của khóa học trên ghế nhà
trường. Nhằm giúp cho em tổng hợp lại kiến thức đã học, khả năng tiếp thu ngoài thực tế
và khi ra trường là một người kỹ sư có trách nhiệm góp 1 phần nhỏ bé của mình vào công
cuộc xây dựng và phát triển đất nước.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171

LỜI CẢM ƠN !
Một mùa thu như bao mùa thu trước
Nắng hồng lên trong mắt biếc học trò
Phấn trắng, bảng đen, nét mực thầy vẫn đó
Sao em tìm mà chẳng thấy ngày xưa

Thời gian qua, mùa thu nay có khác?
Bao chuyến đò qua chốn ấy sông sâu
Nghĩa thầy cô một đời không trả hết
Dẫu đời em qua biết mấy nhịp cầu.

Trang giáo án bao năm thầy vẫn mở
Mà tập bài thầy chấm đã khác xưa
Chúng em đi, biết khi nào về lại
Có bao giờ tìm được thuở ngây thơ

Mùa thu qua, bụi thời gian rơi rắc
Nên tóc thầy một sáng bỗng bạc thêm
Trời xanh vẫn bình yên ngoài cửa lớp
Chữ nghĩa tình muôn thuở chẳng nguôi quên.

Em xin gửi lời cám ơn xâu sắc nhất đến thầy cô! Những ngọn nến tuyệt vời và kì diệu đã
thắp sáng tâm hồn chúng em bằng niềm tin và tri thức. Người đã an ủi ,dỗ dành chúng em
trong vòng tay tràn ngâp tình yêu thương, và chính bàn tay kì diệu ấy đã chắp cánh biết bao
ước mơ và hoài bão của chúng em. Thầy cô đã âm thầm lặng lẽ nhìn những bước chân của
chúng em bước vào đời. Mỗi ngày đối với em chính là một món quà vô giá nhưng chính thầy
cô là món quà kì diệu mà Tạo Hóa đã ban tặng cho chúng em. Thày cô đã mở cánh cửa tri
thức của chúng em và nắm bàn tay chúng em vượt qua tất cả thử thách của cuộc đời
Vẫn là lời cám ơn thầy cô, đó là lời nói chân thành nhất
Của sinh viên chúng em dành riêng tặng người luôn mãi cám ơn.

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các giảng viên trong khoa Xây Dựng và Điện trường ĐH
Mở TP HCM. Trong suốt thời gian qua em đã được các thầy các cô truyền đạt rất nhiều kiến
thức bổ ích , không những vậy mà em còn được truyền đạt về những đạo đức lối sống , tác
phong trong công việc . Hướng chúng em trở thành những người có ích cho xã hội.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS DƯƠNG HỒNG THẨM. Trong
suốt quá trình làm đồ án, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và sửa bài cho em dù là những
lỗi nhỏ nhất, cũng như những thời điểm khó khăn do thời gian eo hẹp và kiến thức còn hạn
chế chính thầy là người động viên, định hướng để em có thể hoàn thành đồ án một cách tốt
nhất.
Và cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, những người luôn bên em động viên em trong thời
gian qua . Và tất cả những người bạn, đã chia sẽ những kiến thức bổ ích và cùng nhau vượt
qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án.
Xin chân thành cảm ơn!
Sinh Viên
Phạm Văn Sơn
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM

SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1

1.1 MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 1
1.2 VỊ TRÍ XÂY DỰNG 1
1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU 1
1.4 CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 2
1.5 GIẢI PHÁP KẾT CẤU 3
1.6 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 3


Chương 2: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU THANG 5
2.1 CẤU TẠO 5
2.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 6
2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 8
2.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 9
2.5 NEO CỐT THÉP 10


Chương 3: SÀN BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC 11
3.1 MẶT BẰNG CẤU TẠO 11
3.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC 11
3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG SUẤT TRƯỚC 12
3.4 VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC 14
3.5 THIẾT BỊ SỬ DỤNG TẠO ỨNG SUẤT TRƯỚC 15
3.6 THIẾT KẾ MẶT BẰNG SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 16

3.7 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 20
3.8 TÍNH TỔN HAO ỨNG SUẤT 21
3.9 HÌNH DẠNG CÁP 22
3.10 KIỂM TRA ỨNG SUẤT TRONG SÀN 26
3.10.1 Kiểm tra lúc buông neo 26
3.10.2 Kiểm tra trong giai đoạn sử dụng 30
3.11 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC 35
3.11.1 Kiểm tra khả năng chòu uốn 36
3.11.2 Kiểm tra khả năng chòu cắt 37
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171
3.11.2.1 Kiểm tra tại cột góc A,7 38
3.11.2.2 Kiểm tra tại cột biên A,3 39
3.12 TÍNH TOÁN CAO ĐỘ CÁP 42
3.12.1 Nhòp biên theo phương X: 42
3.12.2 Nhòp giữa theo phương X: 43
3.13 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG 45

Chương 4: TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG TRỤC A 46
4.1 MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN TRONG ETABS 46
4.2 SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN KHUNG 47
4.2.1 Tiết diện dầm 47
4.2.2 Tiết diện cột 47
4.2.3 Tiết diện vách 47
4.3 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 47
4.4 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH 48
4.4.1 Tải trọng đứng 48
4.5 MÔ PHỎNG CÔNG TRÌNH BẰNG PHAN MỀM ETABS 9.5 49

4.6 KHAI BÁO TẢI TRỌNG 52
4.6.1 Tải trọng gió 52
4.6.2 Thành phần tónh của tải trọng gió 53
4.6.3Thành phần tónh của tải trọng gió 57
4.7 TỔ HP NỘI LỰC 69
4.8 TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG TRỤC A 71
4.8.3 Cốt thép dầm 72
4.8.4 Cốt thép cột 78
4.9 KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT 85

Chương 5: TÍNH TOÁN VÁCH CỨNG 89
5.1 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 89
5.1.2 Các giả thiết cơ bản 89
5.1.3 Các bước tính toán 90
5.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO VÁCH CỨNG 92

Chương 6: ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 97

6.1 CƠNG TÁC KHẢO SÁT NGỒI HIỆN TRƯỜNG 97
6.2 CẤU TẠO ĐỊA CHẤT 98
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171
Chương 7 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI VÀ CỌC BARRET 101
7.1 GỚI THIỆU 101
7.2 GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN 102
7.3 TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 103
7.4 MẶT BẰNG PHÂN LOẠI MÓNG 103
7.5 VẬT LIỆU 104

7.6 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MÓNG 104
7.7 CHIẾU SÂU ĐẶT MÓNG 106
7.8 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CUA CỌC NHỒI 106
7.9 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CUA CỌC BARRET 110
7.10 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC ĐÀI CỌC – SỐ LƯNG CỌC 116
7.11 KIỂM TRA TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỌC 119

Chương 8: THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY 137
8.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TƯỜNG VÂY(DIAPHRAGM) 137
8.2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH CỦA TƯỜNG DIAPHRAGM 138
8.3 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC THANH CHỐNG 140
8.4 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN TƯỜNG DIAPHRAGM 145
8.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU LỰC CHO TƯỜNG 146
8.6 KIỂM TRA KHẢ NĂNG LÀM VIỆC ỔN ĐỊNH CỦA TƯỜNG VÂY 147
8.7 THI CÔNG TƯỜNG VÂY 149

PHẦN PHỤ LỤC 241
PHỤ LỤC 1: NỘI LỰC DẦM 152
PHỤ LỤC 2: NỘI LỰC CHÂN CỘT 203
PHỤ LỤC 3: NỘI LỤC CỘT 204
PHỤ LỤC 4: NỘI LỰC VÁCH 205
PHỤ LỤC 5: NỘI LỰC THIẾT KẾ SÀN 209
TÀI LIỆU THAM KHẢO 224

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 1

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH


1.1 MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
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 đang từng bước xây dựng
cơ sở hạ tầng.
Mức độ đô thò hóa ngày càng tăng, hàng loạt công ty nước ngoài đầu tư vào Việt
Nam, nhiều công ty được thành lập đòi hỏi nhu cầu văn phòng làm việc ngày càng
nhiều. Cao ốc văn phòng cho th ra đời cũng không nằm ngoài mục đích đó.
1.2 VỊ TRÍ XÂY DỰNG
Công trình được xây dựng tại quận 7, tp. Hồ Chí Minh
1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU
Khí hậu TP Hồ Chí Minh là khí hậu nhiệt đới gió mùa được chia thành 2 mùa:
1.3.1 Mùa nắng
Từ tháng 12 đến tháng 4 có :
• Nhiệt độ cao nhất : 40
0
C
• Nhiệt độ trung bình : 32
0
C
• Nhiệt độ thấp nhất : 18
0
C
• Lượng mưa thấp nhất : 0,1 mm
• Lượng mưa cao nhất : 300 mm
• Độ ẩm tương đối trung bình : 85,5%
1.3.2 Mùa mưa
Từ tháng 5 đến tháng 11 có :

• Nhiệt độ cao nhất : 36
0
C
• Nhiệt độ trung bình : 28
0
C
• Nhiệt độ thấp nhất : 23
0
C
• Lượng mưa trung bình: 274,4 mm
• Lượng mưa thấp nhất : 31 mm (tháng 11)
• Lượng mưa cao nhất : 680 mm (tháng 9)
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 2
• Độ ẩm tương đối trung bình : 77,67%
• Độ ẩm tương đối thấp nhất : 74%
• Độ ẩm tương đối cao nhất : 84%
• Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày
• Lượng bốc hơi thấp nhất : 6,5 mm/ngày
1.3.3 Hướng gió
Hướng gió chủ yếu là Đông Nam và Tây nam với vận tốc trung bình 2,5 (m/s),
thổi mạnh nhất vào mùa mưa. Ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ (tháng 12-1).
TP. Hồ Chí Minh nằm trong khu vực ít chòu ảnh hưởng của gió bão, chòu ảnh
hưởng của gió mùa và áp thấp nhiệt đới.
Đòa hình bằng phẳng
1.4 CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC
1.4.1 Quy mô công trình
Cấp công trình: cấp 1.

Công trình bao gồm: 02 tầng hầm, 15 lầu, một mái
Tổng diện tích xây dựng là 33 × 33= 1089 m
2
,
Chiều cao công trình 55.3 m chưa kể tầng hầm.
1.4.2 Chức năng của các tầng
Tầng hầm cao 3.3m và 3.6m: Diện tích tầng hầm được dùng để xe, làm phòng
cầu thang, phòng thiết bò kỹ thuật thang máy, máy phát điện, phòng xử lý nước cấp và
nước thải
Tầng trệt cao 4.2 m: Diện tích bằng các tầng khác nhưng không xây tường ngăn
cách nhiều dùng để làm khu vực sảnh tiếp tân, các phòng quản lý.
Tầng điển hình (từ tầng 5 đến tầng 15) cao 3.2m: Dùng làm văn phòng.
Tầng kỹ thuật : Gồm các phòng kỹ thuật ( cơ, điện, nước, thông thoáng, phòng kỹ
thuật truyền hình, ) và bên trên là tầng chứa bồn nước mái.
1.4.3 Giải pháp đi lại
Giao thông đứng được đảm bảo bằng năm buồng thang máy và hai cầu thang bộ.
Giao thông ngang: hành lang giữa là lối giao thông chính.
1.4.4 Giải pháp thông thoáng
Tất cả các phòng đều có ánh sáng chiếu vào từ các ô cửa
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 3
Ngoài việc thông thoáng bằng hệ thống cửa ở mỗi phòng, còn sử dụng hệ thống
thông gió nhân tạo bằng máy điều hòa, quạt ở các tầng theo các gain lạnh về khu xử lý
trung tâm.

Ngôi nhà nằm trên mảnh đất thông thoáng, cao hơn các nhà khác xung quanh
1.5 GIẢI PHÁP KẾT CẤU
Toàn bộ kết cấu của công trình là khung - vách chòu lực bằng bêtông cốt thép đổ

tại chổ, vách cứng bố trí quanh vò trí các thang máy để chòu tải trọng ngang do gió tác
động lên công trình, tường bao che bằng gạch trát vữa dày 15 hoặc 20 mm. Dùng
phương án móng cọc nhồi và cọc barret
Phần này sẽ được phân tích kỹ trong phần giải pháp kết cấu. (Chương 2)
1.6 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
1.6.1 Hệ thống điện
Nguồn điện cung cấp chủ yếu lấy từ mạng điện thành phố, có trạm biến thế riêng,
nguồn điện dự trữ bằng máy phát đặt ở tầng hầm, bảo đảo cung cấp điện 24/24h.
Hệ thống cáp điện được đi trong hộp gain kỹ thuật, có bảng điều khiển cung cấp
cho từng căn hộ.
1.6.2 Hệ thống nước
Nguồn nước sử dụng là nguồn nước máy của thành phố, được đưa vào bể ngầm và
được đưa lên hồ ở tầng mái bằng máy bơm, sau đó cung cấp cho các căn hộ. Đường
ống cấp nước, sử dụng ống sắt tráng kẽm. Đường ống thoát nước sử dụng ống nhựa
PVC.
Mái bằng lợp đan bê tông tạo dốc để dễ thoát nước, nước được tập trung vào các
sênô bằng bêtông cốt thép, sau đó được thoát vào ống nhựa để xuống và chảy vào
cống thoát nước của thành phố.
1.6.3 Hệ thống điều hòa không khí
Các tầng được bố trí hệ điều hoà trung tâm, tháp giải nhiệt đặt ở sân thượng, thoát
hơi cho khu vực vệ sinh bằng quạt hút và ống gain được dẫn lên mái.
1.6.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Các vòi hỏa được đặt ở hành lang và đầu cầu thang,còn có hệ thống chữa cháy
cục bộ ở các khu vực quan trọng.
Nước phục vụ cho công tác chữa cháy lấy từ bể nước mái.
1.6.5 Hệ thống chống sét
Theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng.
1.6.6 Các hệ thống kỹ thuật khác
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM

SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 4
Tòa nhà gồm 2 cầu thang bộ, 5 thang máy chínhï bảo đảm thoát người khi hỏa
hoạn.
Tại mỗi tầng đều có đặt hệ thống báo cháy, các thiết bò chữa cháy. Thang máy,
còi báo động, hệ thống đồng hồ đo.
1.6.7 Hệ thống vệ sinh
Xử lý hầm tự hoại bằng phương pháp vi sinh có bể chứa lắng, lọc trước khi ra hệ
thống cống chính của thành phố.
Các khu vệ sinh của các tầng liên tiếp nhau theo trục đứng để tiện thông thoát
.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 5
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU THANG
2.1 CẤU TẠO
Tính toán cầu thang điển hình cho công trình. Đây là cầu thang 2 vế, dạng bản
không dầm đỡ, không dầm limon, tựa trực tiếp lên sàn.

Hình 2.1 Mặt bằng cầu thang điển hình

Hình 2.2 Mặt cắt cầu thang điển hình
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 6

Cầu thang là loại cầu thang 2 vế dạng bản, chiều cao tầng điển hình là 3.2m

Chọn sơ bộ bề dày bản thang là
h
s
=
5000
166.6 200
25 30 25 30
o
L
mm==÷
÷÷
⇒ Chọn h
s
=150mm
Cấu tạo bậc thang : l
b
= 250 mm, h
b
=170mm, gồm 9 bậc
Chiếu nghỉ: l
cn
= 1500 mm


2.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
2.2.1 Bản thang
a. Tónh tải

- Đá Granit ,
δ

= 0.01mm ,
γ
= 28 KN/m
3
, n = 1.1
- Vữa lót ,
δ
= 0.03mm ,
γ
= 18 KN/m
3
, n = 1.2
- Bậc thang ,
δ
= 0.068mm
γ
tb
= 18KN/m
3
, n = 1.1
- Bản BTCT ,
δ
=0.15 mm ,
γ
= 25 KN/m
3
, n = 1.1
- Vữa trát ,
δ
=0.015mm ,

γ
= 18 KN/m
3
, n = 1.3

Hình 2.3 Cấu tạo bậc thang
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 7

cos
2
222 2
2
2.0
0.8
( / 2) 2.0 (3.2 / 2)
l
lH
α
== =
++

Chiều dày lớp bậc thang tương đương
cos
0.170 0.8
0.068
22
b

td
h
m
α
δ
×
== =
Bảng 2.1 Tónh tải bản thang
STT Vật liệu
Chiều dày
tdi
δ
(m)
γ
(KN/m
3
)
n
TT tính toán
'
2
tt
g (KN/m
2
)
1 Đá granite 0.01 28 1.1 0.308
2 Lớp vữa lót 0.02 18 1.2 0.432
3 Bậc thang 0.068 18 1.1 1.346
4 Lớp BTCT 0.15 25 1.1 4.125
5 Lớp vữa trát 0.015 18 1.3 0.351

Tổng cộng 6.562
Tĩnh tải theo phương đứng là:
'
2
2
6.56
8.2
cos 0.8
tt
tt
g
g
α
===
KN/m
2

Trọng lượng lan can
g
lc
=0.3 KN/m ⇒ Quy tải lan can trên đơn vò m
2
bản thang
g
lc
=
0.3
0.279
1.075
=

KN/m
2
b. Hoạt tải
p
tt
= p
c
.n
p
=1.2 × 3.0 = 3.60 KN/m
2

Tổng tải trọng tác dụng lên bậc thang
q
2
= g
2
+ g
lc
+ p
tt
= 8.2 + 0.279 + 3.6 = 12.079KN/m
2

2.2.2 Chiếu ngh
ỉ
a. Tónh tải
Bảng 2.2 Tónh tải chiếu ngh
ỉ
STT Vật liệu

Chiều dày
(m)
γ
(KN/m
3
)
n
Tónh tải tính toán
g
tt
1


(KN/m
2
)
1 Đá granite 0.01 28 1.1 0.308
2 Lớp vữa lót 0.02 18 1.2 0.432
3 Bản BTCT 0.15 25 1.1 4.125
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 8
4 Vữa trát 0.015 18 1.3 0.351
Tổng cộng 5.216

b. Hoạt tải
p
tt
= p

c
.n
p
=1.2 × 3 = 3.60 KN/m
2

Tổng tải tác dụng lên 1m bề rộng bản
q
1
=(p
t t
+
tt
g
1
)×1m = 5.216 + 3.60 = 8.816 KN/ m
2


2.3. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Sơ đồ tính và nội lực của vế thang thứ nhất từ sàn tầng dưới đến chiếu ngh
ỉ. Tính
toán cầu thang như bản loại dầm hai đầu tựa


Hình 2.4 Sơ đồ tính cầu thang

Kết quả nội lực từ SAP 2000 như sau
Với số liệu khai báo như sau

Bêtông B20 (M250): R
n
=11.5 MPa
Cốt thép AII: R
s
=R
sc
=280 MPa

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 9

Hình 2.5 Biểu đồ moment uốn


Hình 2.6 Giá trò phản lực tại A và B

2.4. TÍNH TOÁN CỐT THÉP
Với: b
s
= 1000 mm, h
s
= 150 mm, a =20mm⇒ h
o
=150-20=130 mm =13cm
Bêtông B20: R
b
= 11.5 MPa, E

b
=27000MPa
Thép AII: R
s
= 280MPa
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 10
CT tính:
2
0
m
b
M
R
bh
α
=
,
112
m
ξ
α
=− −
,
bo
s
s
R

bh
A
R
ξ
=
,
%100.
.
.
o
chs
hb
A
=
µ


Bảng 2.3 Kết quả tính toán thép cầu thang Vế 1 và Vế 2
Tiết
diện
M
(KNm)
h
o

(m)
m
α

ξ

A
s

(cm
2
/m)
Chọn
Thép
A
s_ch

(cm
2
/m)
µ

(%)
Gối chiếu
nghỉ 1
44.54 0.13 0.229 0.121 9.55
φ
12a110
10.28 0.79
Gối chiếu
nghỉ 2
44.54 0.13 0.229 0.121 9.55
φ
12a110

10.28 0.79
Nhòp vế
bản thang
54.68 0.13 0.281 0.153 12.08
φ
14a120
12.83 0.99

2.5. NEO CỐT THÉP
Theo TCXDVN 356-2005: Cốt thép tròn trơn
(
)
10
≤
φ
chòu kéo cần uốn móc ở đầu
dạng chữ L,U hoặc được hàn với cốt thép đai dọc theo chiều dài neo.
Cốt thép dọc chòu kéo và cốt thép chòu nén cần kéo dài thêm qua tiết diện vuông
góc với trục dọc 1 đoạn là
.
.
s
an an an
b
an an
R
ld
R
ld


≥ω +∆λ


≥λ
:
min_
,,,
anananan
l
λ
λ
ω
∆

Đoạn neo cốt thép chòu kéo trong bêtông chòu kéo
0.7
11
20
an
an
an
ω=
∆λ = ⇒
λ=
mml
mml
mml
an
an
an

280
2401220
2701211
17
280
7.0
=⇒
=×≥
=×






+≥

Đoạn neo cốt thép chòu kéo hay chòu nén trong vùng chòu nén của bêtông
0.5
8
12
an
an
an
λ
λ
ω=
∆=⇒
=

280
0.5 8 12 231
17
12 12 144
an
an
lxmm
lx mm

≥+=


≥=

250
an
lmm⇒=
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 11
CHƯƠNG 3
SÀN BÊ TƠNG DỰ ỨNG LỰC
3.1 MẶT BẰNG CẤU TẠO

Hình 3.1. Mặt bằng kết cấu sàn

3.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊ TƠNG ỨNG SUẤT TRƯỚC

Bê tơng ứng lực trước (BT ULT) là bêtơng, trong đó thơng qua lực nén trước để tạo

ra và phân bố một lượng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng mong
muốn ứng suất do tải trọng ngồi gây ra. Với các cấu kiện BT ULT, ứng suất thường được
tạo ra bằng cách kéo thép cường độ cao.
Bêtơng thường có cường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén. Đó là nhân tố
dẫn đến việc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp là “bêtơng cốt thép” (BTCT).
Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong BTCT do biến dạng khơng tương thích giữa
thép và bêtơng là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là “bêtơng ứng
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 12
suất trước”. Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén tốt nhưng chịu
kéo kém như bêtông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo vì ứng suất kéo xảy ra sau khi
ứng suất nén đã bị vô hiệu. Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT và bêtông ULT là ở chỗ trong
khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bêtông và cốt thép để chúng cùng làm việc một
cách bị động thì bêtông ULT là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bêtông cường
độ cao và cốt thép cường độ cao. Trong cấu kiện bêtông ULT, người ta đặt vào một lực
nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo
nên lực nén trước, lực nén trước này gây nên ứng suất nén trước trong bêtông và sẽ triệt
tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu
kéo của bêtông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt. Sự kết hợp rất nhiều quả đó đã tận
dụng được các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và
cường độ chịu kéo cao thì bê tông là vật liệu dòn và có cường độ rất nhỏ so với cường độ
chịu nén của nó. Như vậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý
các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử
dụng khác nhau. Chính vì vậy bêtông ULT đã trở thành một sự kết hợp lý tưởng giữa hai
loại vật liệu hiện đại có cường độ cao.
So với BTCT thường, BTCT ứng suất trước có các ưu điểm cơ bản sau:
- Cần thiết và có thể dùng được thép cường độ cao.
Ứng suất trong thép thông thường giảm từ 100 đến 240 MPa, như vậy, để phần ứng

suất bị mất đi chỉ là một phần nhỏ của ứng suất ban đầu thì ứng suất ban đầu của thép phải
rất cao, vào khoảng 1200 đến 2000 MPa. Để đạt được điều này thì việc sử dụng thép
cường độ cao là thích hợp nhất.
Cần phải sử dụng bêtông cường độ cao trong BTCT ULT vì loại vậy liệu này có khả
năng chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn cao và sức chịu tải cao, biến dạng do từ biến ít hơn, do đó
ứng suất trước trong thép sẽ bị mất ít hơn. Việc sử dụng bêtông cường độ cao sẽ làm giảm
kích thước tiết diện ngang của cấu kiện. Việc giảm trọng lượng của cấu kiện, vượt nhịp lớn
hơn sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
- Có khả năng chống nứt cao hơn (do đó khả năng chống thấm tốt hơn). Dùng BTCT ULT,
người ta có thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong vùng bêtông chịu kéo
hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chịu tải trọng sử dụng.
- Có độ cứng lớn hơn ( do đó có độ võng và biến dạng bé hơn)

3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG SUẤT TRƯỚC
3.3.1 Phương pháp căng trước
Phương pháp này thường sử dụng cho quy trình sản xuất các cấu kiện đúc sẵn. Cốt
thép ULT được neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia được kéo ra với lực kéo N. Dưới
tác dụng của lực N, cốt thép được kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài ra một đoạn,
tương ứng với các ứng suất xuất hiện trong cốt thép. Khi đó, đầu còn lại của cốt thép được
cố định nốt vào bệ. Đổ bêtông, đợi cho bêtông đông cứng và đạt cường độ cần thiết thì
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 13
buông cốt thép. Như một lò so bị kéo căng, các cốt thép này có xu hướng co ngắn lại và
thông qua lực dính giữa thép và bê tông, cấu kiện sẽ bị nén với giá trị bằng lực N đã dùng
khi kéo cốt thép. Ưu điểm của phương pháp căn trước là có thể phân bố lực nén đều đặn
trong cấu kiện. Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp.

Hình 3.2. Sơ đồ phương pháp căng trước

a- Trước khi buông cốt thép ULT; b- Sau khi buông cốt thép ULT
1- Cốt thép ULT; 2- Bệ căng; 3- Ván khuôn;
4- Thiết bị kéo thép; 5- Thiết bị cố định thép

3.3.2 Phương pháp căng sau
Phương pháp này thường sử dụng cho kết cấu bêtông đổ tại chỗ. Trước hết đặt thép
ULT và cốt thép thông thường rồi đổ bêtông. Khi bêtông đạt đến cường độ nhất định thì
tiến hành căng cốt thép với ứng suất quy định. Sau khi căng xong, cốt thép ULT được neo
chặt vào đầu cấu kiện, thông qua các neo đó, cấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dung khi kéo
căng cốt thép. Trong phương pháp căng sau, kết cấu BTCT ULT được chia làm 2 loại: kết
cấu bêtông ULT dùng cáp dính kết và kết cấu bêtông ULC dùng cáp không dính kết. Loại
kết cấu bêtông ULT dùng cáp dính kết, khi thi công phải đặt sẵn ống gen để luồn cáp, sau
khi kéo căng cốt thép, tiến hành bơm phụt vữa xi măng mác cao để chèn lấp khe hở giữa
cáp thép và ồng gen. Đầu cáp thép được neo chặt bằng nêm vào bêtông và trở thành các
điểm tựa truyền lực nén vào bê tông.
Ưu điểm của phương pháp căng sau là không cần bệ tỳ riêng, có thể dễ dàng thi công
kéo căng thép tại vị trí kết cấu tại công trình như than xi lô, ống khói, dầm, sàn…
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 14

Hình 3.3. Sơ đồ phương pháp căng sau
a- Trong quá trình căng; b- Sau khi căng
1- Cốt thép ULT; 2- Cấu kiện BTCT; 3- Ống rãnh;
4- Thiết bị kích; 5-Neo.

3.4 VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC
3.4.1 Bêtông cường độ cao
Bêtông ứng suất trước yêu cầu sử dụng bê tông đạt cường độ chịu nén cao trong

thời gian ngắn với cường độ chịu kéo tương đối cao hơn so với bê tông thông thường, độ
co ngót thấp, tính từ biến thấp nhất và giá trị mô đun đàn hồi lớn. Theo tiêu chuẩn Ấn Độ
IS:1343-1980, cường độ chịu nén của khối lập phương tại 28 ngày tuổi là 40 MPa đối với
cấu kiện căng trước và 30 MPa đối với cấu kiện căng sau. Theo tiêu chuẩn ACI318,
bêtông đạt cường độ chịu nén tại 28 ngày tuổi từ 27.58 đến 68.95 MPa
3.4.2 Thép cường độ cao
Thép ứng suất trước có thể là sợi, cáp hoặc thanh thép hợp kim.

Thép sợi sử dụng cho bêtông ULT nói chung tuân theo tiêu chuẩn ASTM A-421. Sợi
thép được quấn thành cuộn và được cắt và lắp ở nhà máy hay tại hiện trường. Trước khi
thi công, sợi thép cần được vệ sinh bề mặt để tăng lực dính kết với bêtông.
Cáp ứng suất trước phổ biến nhất là loại cáp 7 sợi, có cường độ chịu kéo tới hạn f
pu
là
1720 MPa và 1860 MPa, kết dính hoặc không kết dính.
Hiện nay, ngoài loại cáp đơn 7 sợi còn có loại cáp bao gồm nhiều cáp đơn kết hợp
với nhau. Loại cáp này có ưu điểm là mỏng, nhẹ và dẻo.
Thép thanh sử dụng cho bêtông ULT tuân theo tiêu chuẩn ASTM A-322 và A-29, với
yêu cầu có ứng suất phá hoại đạt tới 90% cường độ giới hạn. Mặc dù cường độ giới hạn
thực tế thường đạt tới 1100 MPa, nhưng giá trị tiêu chuẩn nhỏ nhất thường lấy là 1000
MPa. Hầu hết các tiêu chuẩn thường đưa ra giới hạn chảy nhỏ nhất là 896 MPa mặc dù
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 15
giá trị thực tế còn cao hơn. Độ giãn dài nhỏ nhất tại lúc phá hoại ở vị trí chiều dài bằng
20 lần đường kính là 4%, với độ giảm nhỏ nhất của tiết diện tại lúc phá hoại là 25%
Thép cường độ cao được sản xuất từ hợp kim bao gồm mangan, silic, cacbon,…bằng
phương pháp cán nguội hoặc bằng phương pháp cán nóng và được tôi, làm cho cứng

Hình 3.4. Các loại cáp ứng suất trước
a- Cáp 7 sợi(cáp đơn); b- Cáp dẹt; c- Cáp nhiều sợi
3.4.
3 Ống gen
Đối với bêtông ULT căng sau dính kết thì cần đặt sẵn ống gen trong bêtông. Có 2
loại ống gen thường dùng:
Loại bằng tôn mỏng 0.2-0.3 mm có pha chì để làm giảm ma sát cuộn mép và cuốn
theo kiểu xoắn ruột gà.
Ống gen bằng các loại ống kim loại, ống tròn trơn có bề dày 2-4 mm.
Yêu cầu ống gen là phải chống thấm tốt để giữ cho nước xi măng không thấm vào
ống trong quá trình đổ bêtông và bảo vệ cáp, ống phải bền không bị hư hỏng biến dạng
trong quá trình thi công. Tuy nhiên, ống lại phải mềm để đặt cong theo thiết kế và ma sát
giữa ống gen với cáp không được quá lớn.

H×nh 3.5. CÊu t¹o èng gen
1- Ống gen; 2- bó cáp; 3- lỗ phụt vữa

3.5 THIẾT BỊ SỬ DỤNG TẠO ỨNG SUẤT TRƯỚC
● Phương pháp căng sau
Các thiết bị cần thiết đối với phương pháp căng sau bao gồm
- Bơm và kích tạo ULT
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HƠNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 16
- Neo
- Máy luồn cáp
- Thiết bị cắt cáp
- Hỗn hợp vữa và bơm vữa
Máy luồn cáp và thiết bị để bơm vữa chỉ cần thiết đối với cấu kiện bê tơng ULT sử

dụng cáp dính kết. Cáp có thể được luồn vào ống dẫn trước khi đặt ống dẫn vào vị trí
hoặc sau khi đặt ống dẫn vào vị trí. Nếu cáp ngắn thì khơng cần sử dụng máy luồn cáp.
Neo được thiết kế để cố định cáp ở cả hai đầu cáp. Đối với cáp khơng dài lắm (dưới
30m), có thể bố trí một đầu neo cố định và một đầu neo cơng tác. Khi cáp q dài thì bố
trí neo cơng tác tạo ULT ở cả hai đầu để tránh tổn hao ứng suất do ma sát. Cấu tạo neo
đơn giản, cáp cần phải dài q đầu neo một đoạn và sẽ được cắt ngắn sau khi truyền lực
ứng suất. Hiện nay neo cơng tác được sử dụng phổ biến nhất là hệ neo Freyssinet dùng
nêm hình cơn và lò xo để tránh ứng suất cục bộ trong bê tơng vùng neo. Nêm hình cơn sẽ
tự động dịch chuyển về phía bản đệm để khóa cáp và có tác dụng như một bộ phận
truyền ứng suất tự động. Neo được chế tạo để thuận lợi cho việc đo độ dãn dài của cáp và
gia tải ULT.
● Có 4 dạng thiết bị căng thép
- Căng bằng thiết bị cơ khí: thiết bị này thường bao gồm các khối nặng có hoặc khơng có
bộ truyền lực đòn bẩy, bộ truyền lực bánh răng kết hợp với khối ròng rọc có hoặc khơng
có bánh răng và máy cuốn sợi. Thiết bị này được sử dụng chủ yếu để sản xuất các thành
phần bê tơng ULT trong nhà máy với quy mơ lớn
- Căng bằng thiết bị thủy lực: đây là thiết bị đơn giản nhất để tạo ra lực ULT lớn, được sử
dụng rộng rãi. Các kích thủy lực thơng dụng có lực căng từ 5-100 tấn. Các kích thủy lực
lớn có các lực căng từ 200-600 tấn. Khi sử dụng kích thủy lực, quan trọng nhất là phải đo
chính xác lực căng trong q trình căng.
- Căng bằng ngun lý điện học: phương pháp này tạo lực ULT bằng cách nung nóng cáp
bằng dòng điện, cáp được neo trước khi đổ bê tơng. Thép được nung nóng ở nhiệt độ
300-400
o
C trong vòng 3-5 phút. Thép sẽ giãn dài ra khoảng 0.4-0.5%. Sau khi nguội,
thép sẽ co ngắn lại nhưng bị neo cản trở. Thời gian thép nguội khoảng 12-15 phút.
Phương pháp này có thể tạo ra ứng suất căng ban đầu từ 500-600 MPa

- Căng bằng phương pháp hóa học: sử dụng xi măng trương nở để tạo ULT, độ giãn nở
được điều chỉnh bằng phương pháp bảo dưỡng.

3.6 THIẾT KẾ MẶT BẰNG SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
3.6.1 Chia dải theo phương X và Y: Căn cứ vào lưới cột ta chia mặt bằng sàn thành các
dải biên, dải giữa nhịp và giải trên cột như sau
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng 2006 GVHD : TS. DƯƠNG HÔNG THẨM


SVTH : PHẠM VĂN SƠN MSSV : 20661171 Trang 17

Hình 3.6. Dải biên, giữa nhịp và trên cột theo phương X

Hình 3.7. Dải biên, giữa nhịp và trên cột theo phương Y
3.6.2 Vật liệu sử dụng
● Bê tông B30 có
Cường độ tính toán chịu nén:
b
R
=
17 MPa
Cường độ tính toán chịu kéo:
1.2
bt
R
=
MPa
Mô đun đàn hồi:
3
32.5 10
b

E =× MPa
Cường độ chịu nén cho mẫu lăng trụ ở 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn ACI