Thiết Kế Biệt Thự Đơn Lập Tại Phường Đông Vệ Thành Phố Thanh Hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BIỆT THỰ ĐƠN LẬP

PHƯỜNG ĐÔNG VỆ, THÀNH PHỐ THANH HÓA

NGÀNH : KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

MÃ SỐ : 7580201

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Mã sinh viên

Lớp

Khóa học

: ThS. Vũ Minh Ngọc

: Lê Khắc Toàn

: 1751050777

: K62-KTCTXD

: 2017 - 2021

Hà Nội - 2021

2

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp là thành quả của bốn năm học tập tại trường, là một

trong những chỉ tiêu đánh giá thực lực học tập và nghiên cứu của sinh viên trong

quá trình học tập.

Qua khóa luận này, em có dịp tập hợp và hệ thống lại những kiến thức đã

học, đã tích lũy được và cũng mở ra được nhiều điều mới mẽ mà em chưa trải qua

trong công tác thiết kế. Tuy nhiên việc thiết kế kết cấu công trình, với những công

trình cao tầng là công việc hết sức phức tạp, đòi hỏi người thiết kế không những

phải hiểu biết sâu sắc về kiến thức lý thuyết mà cần phải có vốn kinh nghiệm thực tế

thật vững vàng mới có thể đảm đương được. Vì thế trong buổi đầu tiên thiết kế công

trình, với những hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế, việc gặp phải những

sai sót là không tránh khỏi. Kính mong quý Thầy, Cô phê bình và chỉ dạy thêm để

giúp em ngày càng được hoàn thiện hơn và có thể xoá đi những lỗ hỏng kiến thức.

Nhân đây em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại

học Lâm Nghiệp, khoa Cơ điện & Công trình và quý thầy cô đã tạo mọi điều kiện

thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập ở trường.

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã may mắn nhận được sự giúp đỡ

chỉ bảo tận tình của các thầy hướng dẫn. Với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin

chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn chính: Th.s Vũ Minh Ngọc và quý thầy cô bộ

môn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô, gửi lời cảm ơn

đến tất cả người thân, gia đình, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó cùng học tập giúp

đỡ em trong suốt thời gian học, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt

nghiệp này.

Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Lê Khắc Toàn

3

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Cốt thép dùng trong bê tông ..................................................................... 18

Bảng 2.2: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện cột ..................................................... 23

Bảng 2.3: Bảng lựa chọn kích thước tiết diện dầm điển hình ................................... 23

Bảng 2.4: Bảng tải trọng ô sàn không có tường ngăn ............................................... 25

Bảng 2.5. Bẳng tải trọng ô sàn có tường ngăn .......................................................... 25

Bảng 2.6. Bảng tải trọng ô sàn hành lang, ban công ................................................. 26

Bảng 2.7: Bảng tải trọng sàn cầu thang ................................................................... 27

Bảng 2.8: Bảng tải trọng sàn vệ sinh ........................................................................ 28

Bảng 2.9: Bảng tải trọng sàn mái .............................................................................. 29

Bảng 2.10. Bảng tải trọng tường xây gạch rỗng ....................................................... 30

Bảng 2.11: Bảng tải trọng tường tường xây gạch đặc............................................... 31

Bảng 2.12: Bảng tải trọng hoạt tải ............................................................................ 32

Bảng 2.13: Bảng tải trọng gió theo phương OX ....................................................... 34

Bảng 2.14: Bảng tải trọng gió theo phương OY ....................................................... 35

Bảng 3.1: Bảng các đặc trưng cơ lý của lớp đất dưới công trình .............................. 39

Bảng 3.2: Bảng áp lực phụ thêm dưới móng ............................................................ 51

Bảng 3.3: Bảng xác định độ lún ................................................................................ 53

Bảng 3.4: xác định tiết diện giằng móng .................................................................. 58

Bảng 4.1: Mô hình tính toán cột bê tông cốt thép hình chữ nhật .............................. 60

Bảng 4.2: Bảng giá trị cốt thép tối thiểu ................................................................... 63

Bảng 4.3. Bảng tính toán cốt thép cột ....................................................................... 77

Bảng 4.4: Bảng tính toán cốt thép dầm ..................................................................... 92

Bảng 4.5: Bảng tính toán cốt thép đai dầm ............................................................... 92

Bảng 7.1: Phục vụ công tác kiểm tra ván khuôn và đà giáo ................................... 110

Bảng 7.2. Dung sai trong công tác lắp đặt ván khuôn, đà giáo ............................... 111

Bảng 7.3: Cường độ bê tông so với tuổi thọ ........................................................... 112

Bảng 7.4: Thông số ván khuôn thép định hình Hòa Phát ....................................... 113

4

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1.Mặt bằng kiến trúc tầng 1 .......................................................................... 10

Hình 1.2. 3D mặt đừng kiến trúc tầng 1 .................................................................... 10

Hình 1.3. Mặt bằng kiến trúc tầng 2 ......................................................................... 11

Hình 1.4. 3D mặt bằng kiến trúc tầng 2 .................................................................... 12

Hình 1.5. 3D phối cảnh tổng thể 1 ............................................................................ 12

Hình 1.6. 3D phối cảnh tổng thể 2 ............................................................................ 13

Hình 2.1. Các hệ kết cấu cơ bản nhà cao tầng .......................................................... 16

Hình 2.2. Sơ đồ chịu lực của hệ khung ..................................................................... 16

Hình 2.3. Mặt bằng xác định diện tích chịu tải sơ bộ của cột ................................... 22

Hình 2.4. Sơ đồ gán tĩnh tải sàn. ............................................................................... 29

Hình 2.5. Sơ đồ gán tải tường ................................................................................... 31

Hình 2.6. Sơ đồ gán hoạt tải sàn ............................................................................... 32

Hình 2.7. Sơ đồ gán tải gió X .................................................................................... 34

Hình 2.8. Sơ đồ gán tải gió XX ................................................................................. 35

Hình 2.9. Sơ đồ gán tải gió Y .................................................................................... 36

Hình 2.10. Sơ đồ gán tải gió YY ............................................................................... 37

Hình 2.11. Sơ đồcông trình 3D trong Etabs .............................................................. 38

Hình 3.1. Biểu đồ quan hệ e-p lớp đất 2 ................................................................... 39

Hình 3.2. Biểu đồ quan hệ e-p lớp đất 3 ................................................................... 40

Hình 3.3. Khảo sát địa chất công trình ...................................................................... 41

Hình 3.4. Kiểm tra điều kiện áp lực tại đỉnh lớp đất yếu .......................................... 45

Hình 3.5: Biểu đồ áp lực do tải trọng bản thân và tải trọng công trình .................... 48

Hình 3.6. Xác định chiều cao của đế móng .............................................................. 50

Hình 3.7. Kiểm tra chọc thủng đế móng ................................................................... 51

Hình 3.8. Sơ đồ tính toán cốt thép đáy móng ............................................................ 52

Hình 4.1. Nội lực chủ yếu trong cột khng không gian .............................................. 54

Hình 4.2. Cốt thép dọc chịu lực trong cột BTCT ...................................................... 58

Hình 4.3. Cốt thép dọc cấu tạo và cốt đai ................................................................. 59

Hình 4.4. Cấu tạo cột ................................................................................................. 63

Hình 4.5. Sơ đồ Momen cột trục A .......................................................................... 64

Hình 4.6. Sơ đồ Momen cột trục B .......................................................................... 65

5

Hình 4.7. Sơ đồ Momen cột trục C ........................................................................... 66

Hình 4.8. Sơ đồ Momen cột trục 1 ........................................................................... 67

Hình 4.9. Sơ đồ Momen cột trục 2 ........................................................................... 68

Hình 4.10. Sơ đồ Momen cột trục A3 ....................................................................... 69

Hình 4.11. Sơ đồ nội lực cột ..................................................................................... 70

Hình 4.12. Sơ đồ Momen dầm trục A ....................................................................... 80

Hình 4.13. Sơ đồ Momen dầm trục B ....................................................................... 80

Hình 4.14. Sơ đồ Momen dầm trục C ....................................................................... 81

Hình 4.15. Sơ đồ Momen dầm trục 1 ....................................................................... 82

Hình 4.16. Sơ đồ Momen dầm trục 2 ....................................................................... 83

Hình 4.17. Sơ đồ Momen dầm trục 3 ........................................................................ 84

Hình 4.18. Sơ đồ nội lực dầm ................................................................................ 85

Hình 4.19. Sơ đồ momen tiết diện dầm ................................................................... 85

Hình 4.20. Bố trí cốt thép dầm .................................................................................. 87

Hình 5.1. Mặt bằng ô sàn tầng điển hình .................................................................. 91

Hình 5.2. Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản sàn ........................................................... 92

Hình 5.3. Sơ đồ bản kê 4 cạnh ................................................................................. 93

Hình 5.4. Sơ đồ tính toán .......................................................................................... 93

Hình 6.1.Lắp dựng cốt thép đài móng .................................................................. 99

Hình 6.2.Đổ bê tông móng .......................................................................... ... 100

6

Chương 1

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG

1.1. Đặc điểm khu vực xây dựng công trình

- Điều kiện kinh tế xã hội

Thanh Hóa là tỉnh có điều kiện thuận lợi để phát triển giao thông vận tải.

Mạng lưới giao thông bao gồm đường sắt, đường bộ, đường thuỷ đã được hình

thành từ lâu. Hơn nữa, đây cũng được coi là cửa ngõ của thủ đô Hà Nội, nên được

Chính phủ quan tâm đầu tư cho phát triển các tuyến đường huyết mạch. Quốc lộ 1,

quốc lộ 15, quốc lộ 45 và tuyến đường sắt Hà Nội – Thanh Hóa – Tp.HCM. Trong

khi đó hệ thống các tuyến đường trong nội tỉnh được nâng cấp và xây dựng mới, đặt

biệt phong trào xây dựng đường giao thông nông thôn với phương thức nhà nước và

nhân dân cùng làm đã góp phần tích cực vào việc mở rộng thông thương, khai thác

tiềm năng của tỉnh, rút ngắn “khoảng cách” giữa Thanh Hóa với các tỉnh trong

vùng, giữa thành thị và nông thôn. Tính đến nay trên địa bàn tỉnh đã có 375 km

đường quốc lội trải nhựa. 290 km đường tỉnh lội phần lớn được trải nhựa và hơn

3000 km đường huyện, đường xã, đường thôn xóm trong đó có gần 2000km được

trải bê tông và lát gạch.

Và địa điểm xây dựng công trình thuộc phường Đông Vệ, Tp Thanh Hóa

nằm trên một khu đất trong vùng đông dân cư, đường giao thông đi lại vận chuyển

tiếp giáp với rất nhiều đường quốc lộ lớn và thuận tiện cho giao thông đi lại trong

tỉnh.

- Điều kiện khí hậu thủy văn

Thanh Hóa thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh. Nhiệt

độ trung bình năm là 23,3°C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 28,9°C ( tháng

7), nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 15,8°C ( tháng 1 ). Sự chênh lệch nhiệt độ

giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 13,1°C.

Lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng 1400 - 1600mm

nhưng phân bố không đều trong năm. Mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng

10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm.

7

Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1530 - 1776 giờ, trong đó tháng có

nhiều giờ nắng trong năm là tháng 7, tháng có ít giờ nắng trong năm là tháng 1.

Hàng năm có 2 mùa gió chính: gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam.

Gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, gió mùa

Đông Nam thịnh hành từ tháng 4 đến tháng 9 mang theo hơi ẩm gây mưa rào.

Nhìn chung Thanh Hóa có điều kiện khí hậu đồng đều trong toàn tỉnh và

không khác biệt nhiều so với các tỉnh đồng bằng lân cận nên việc xác định các tiêu

trí phát triển đô thị có liên quan đến khí hậu như hướng gió, thoát nước mưa, chống

nóng, khắc phục độ ẩm... dễ thống nhất cho tất cả các loại đô thị trong vùng; việc

xác định tiêu chuẩn quy phạm xây dựng đô thị có thể dựa vào qui định chung cho

các đô thị vùng đồng bằng Bắc Trung bộ.

1.2.Giải pháp kiến trúc

1.2.1. Giải pháp mặt bằng

Công trình của tôi là biệt thự đơn lập, khác với các biệt thự khác một số công

năng trong ngôi nhà cần yên tĩnh và thoải mái.

Công trình được xây dựng trên nền đất thực tế, được bố trí công năng tối ưa

cho ngôi nhà và được gia chủ chấp nhận.

Công trình gồm 2 tầng nổi và 1 tầng mái.

- Tầng 1

Tầng 1 được bố trí với một phòng khách ở chính giữa ngôi nhà, gara ô tô bên

cạnh, tiếp theo đó sẽ là cầu thang, bếp và phòng ăn, bên cạnh đó là 1 phòng ngủ và

1 WC chung cho cả nhà. Nhà được bố trí theo hướng Bắc nên có 1 sảnh chính ở

hướng Bắc.

8

Hình 1.1. Mặt bằng công năng tầng 1

Hình 1.2 - 3D mặt bằng công năng tầng 1

9

- Tầng 2

Tầng 2 được bố trí công năng hợp lý với 2 phòng ngủ, 1 sân chơi, 2 WC, 1

phòng thờ và sân phơi. Tương tự như tầng 1, tầng 2 có 1 ban công nằm ở hướng

Bắc.

Hình 1.3 - Mặt bằng công năng tầng 2

10

Hình 1.4 - 3D Mặt bằng công nâng tầng 2

Hình 1.5 - 3D phối cảnh công trình 1

11

Hình 1.5 - 3D phối cảnh công trình 2

1.2.2. Giải pháp mặt đứng

Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, có ý nghĩa hết sức

quan trọng trong việc thể hiện ý đồ của công trình và phong cách kiến trúc của tòa

nhà. Mặt đứng của công trình được bố trí hài hòa, bắt mắt, với của sổ bằng gỗ khéo

léo pha một chút hiện đại với vách kính khung nhôm ở phía trước công trình giúp

lấy sang đảm bảo chiếu sang cho công trình.

Hình thức kiến trúc của công trình rất mạch lạc và rõ ràng. Công trình bố trí

chặt chẽ phù hợp với quy mô và chức năng sử dụng của công trình. Các mặt lồi lõm

trên mặt đứng của công trình giúp phá tan sự đơn điệu và tạo điểm nhấn cho công

trình. Tường phía bên ngoài tầng 1 và tầng 2 ốp đa Granite giúp cho phần chân

tường được sạch sẽ, dễ dàng vệ sinh trong quá trính sử dụng và tông màu chủ đạo

của tòa nhà được lăn sơn màu sẫm.

1.2.3. Giải pháp mặt cắt

12

Cao độ của tầng 1 cốt

0.000

so với mặt đất cốt -0.450 tam cấp và chiều cao

từ tầng 1 là 3.300 mét. Các tầng còn lại cao 3,600 mét và làm trần thạch cao để che

hệ thống dầm đỡ và điện nước tạo thẩm mỹ cho công trình.

1.3.Giải pháp hệ thống kỹ thuật

1.3.1. Giải pháp cấp điện công trình

Giải pháp cung cấp điện cho công trình, công trình sẽ sử dụng mạng điện

thành phố qua trạm biến áp chung cung cấp cho thành phố. Để tiện theo dõi và

thuận lợi cho cho quá trình sửa chữa khi gặp sự cố điện mỗi tầng được bố chí tủ

điện riêng và có một tủ điện chung cho chiếu sáng cho các tầng…

Ngoài ra hệ thống điện công trình còn phải tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Dòng điện trong công trình được đi ngầm trong tường, có lớp gen mềm bảo vệ.

- Hệ thống điện đặt ở nơi khô ráo, với những chỗ đặt gần nơi có hệ thống

nước phải có biện pháp cách nước.

- Hạn chế đặt gần nơi dễ phát sinh hỏa hoạn.

- Dễ dàng sử dụng cũng như sửa chữa khi hệ tống xảy ra sự cố.

- Phù hợp với giải pháp kiến trúc và kết cấu để đơn giản trong thi công và lắp

đặt, cũng như đảm bảo thẩm mỹ công trình.

1.3.2. Cấp thoát nước

Sử dụng nguồn nước từ hệ thống cung cấp nước của thành phố, được chứa

trong bể ngầm riêng. Sau đó cung cấp đến từng khu vực vệ sinh, từng nơi sử dụng,

theo mạng lưới cung cấp nước được thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như

giải pháp thiết kế kiến trúc, kết cấu của công trình.

Hệ thống thoát nước mưa sử dụng ống PVC D90 đưa nước từ mái ra thẳng hệ

thống thoát nước của thành phố. Hệ thống cứu hỏa tại các tầng đều có các hộp chữa

cháy đặt tại hai đầu hành lang, cầu thang.

1.3.3. Giải pháp thông gió và chiếu sáng công trình

Công trình được thông gió tự nhiên từ hệ thống vách kính, cửa sổ, các khu vệ

sinh đều có ô thông gió.

13

Ngoài việc lấy sáng tự nhiên mặt trời bằng hệ thống cửa sổ và vách kính, thì

hệ thống chiếu sáng được thiết kế hợp lý, cung cấp đủ ánh sáng cho những khu vực

cần thiết ánh sáng khi nguồn sáng tự nhiên không đảm bảo.

1.3.4. Giải pháp phòng cháy, chữa cháy

- Hệ thống báo cháy:

Thiết bị báo cháy được bố trí ở mỗi tầng, tại những vị trí gần những vật liệu

cháy, nổ, hệ thống điện và tại những nơi có khả năng gây cháy được dự đoán trước.

Mạng lưới báo cháy bao gồm đèn tín hiệu, còi cảnh báo.

- Hệ thống chữa cháy:

Mỗi tầng, đều có bố trí bình chữa cháy CO2, có vòi phun để phòng khi có sự

cố hỏa hoạn xảy ra.

1.3.5. Hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét bao gồm thiết bị thu sét và dẫn sét xuống mặt đất, hệ thống

thu sét gồm những kim thu sét D16 - L500 mạ kẽm (tráng thiếc) lắp đặt trên đỉnh

mái. Thiết bị dẫn sét sử dụng thép tròn D10. Tại vị trí tiếp địa sử dụng cọc tiếp địa

chôn sâu xuống mặt đất 2,5m.

Hệ thống nối đất an toàn thiết bị điện được nối riêng độc lập với hệ thống nối

đất chống sét. Tất cả các kết cấu kim loại, khung tủ điện, vỏ hộp Aptomat đều phải

nối tiếp đất với hệ thống này.

14

Chương 2

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN VÀ TẢI TRỌNG TÍNH

TOÁN CÔNG TRÌNH

2.1. Các tiêu chẩn áp dụng trong thiết kế kết cấu công trình

Tổng thể:

TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

TCXD 198:1997 – Nhà cao tầng – thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

TCXDVN 229:1999 – Tính toán thành phần động của tải trọng gió

TCXDVN 375:2006 – Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất

TCVN 9386:2012 – Thiết kế công trình chịu động đất

TCVN 9381:2012 – Hướng dẫn đánh giá mức độ nguy hiểm của kết cấu nhà

TCVN 1651:2008 – Thép cốt bê tông

TCVN 4453:1995 – Quy phạm thi công và nghiệm thu

Phần ngầm:

TCVN 9362:2012 - Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

TCVN 9363:2012 - Khảo sát cho xây dựng - Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng

TCVN 9362:2012 - Móng băng - Tiêu chuẩn thiết kế

Phần thân:

TCXDVN 356:2005 – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

TCVN 5574:2012 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

2.2. Xây dựng giải pháp kết cấu công trình

Để công trình giảm thiểu chi phí xây dựng, đảm bảo đạt hiệu quả kinh tế thì

phải lựa chọn được một sơ đồ kết cấu hợp lý. Sơ đồ kết cấu phải đảm bảo, thỏa mãn

được các yêu cầu về kiến trúc, khả năng chịu lực đủ khả năng chống lại các điều

kiện bất lợi từ bên ngoài tác động vào công trình.

15

2.2.1. Các hệ kết cấu cơ bản của nhà cao tầng

Hình 2.1. Các hệ kết cấu cơ bản nhà cao tầng

Hệ khung chịu lực

Tạo thành từ các thanh đứng (cột) và thanh ngang (dầm) liên kết cứng với

nhau theo hai phương tạo thành khung không gian. Trên mặt bằng, hệ khung có thể

có dạng chữ nhật, tròn, hoặc đa giác… Trong nhà cao tầng, tác dụng của tải trọng

ngang lớn. Để tăng độ cứng ngang của khung, đồng thời có thể phân phối đều nội

lực trong cột, bố trí các thanh xiên tại một số nhịp trên toàn bộ chiều cao hoặc tại

một số tầng. Tác dụng của hệ thanh xiên (dạng dàn) làm cho khung làm việc như

vách cứng thẳng đứng.

Hình 2.2. Sơ đồ chịu lực của hệ khung