ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG THIẾT KẾ CHUNG CƯ CAO CẤP QUẢ CẦU VÀNG

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nh

HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

PHỤ LỤC THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ CHUNG CƯ CAO CẤP QUẢ CẦU VÀNG

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng gửi đến thầy HUỲNH THANH ĐIỆP lời cảm ơn chân thành

sâu sắc nhất với tất cả những gì thầy đã chỉ bảo, với sự quan tâm tận tình, đặc biệt với tấm lòng yêu trò đã tạo động lực mạnh mẽ cho em hoàn thành đồ án này

Em xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô trong khoa Xây Dựng trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM đã truyền cho em những kiến thức bổ ích, đã trang bị cho

em một hành trang đầy đủ và vững chắc để em tự tin bước vào con đường sự nghiệp tương lai sau này

Con xin trân trọng gửi đến ba, đến mẹ những tình cảm yêu thương của con Những lời động viên, nhắn nhủ của ba, mẹ con suốt đời không quên

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn bè trong lớp 08HXD1, những người bạn không thể thiếu trong suốt thời gian sinh hoạt và học tập trong trường Những lời động viên, an ủi của các bạn là một động lực tinh thần giúp tôi tự tin để hoàn thành đồ án này

Tp.HCM tháng 05 năm 2011 Trân trọng cảm ơn

Trần Minh Tùng

CHUNG CƯ CAO CẤP QUẢ CẦU VÀNG

KẾT CẤU : 70%

GVHD : Thầy HUỲNH THANH ĐIỆP

NỀN VÀ MÓNG : 30%

GVHD : Thầy HUỲNH THANH ĐIỆP

SVTH : TRẦN MINH TÙNG MSSV : 08B1040270 LỚP : 08HXD1

PHAÀN I

I SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ:

Cùng hoà nhập theo sự phát triển chung của đất nước, sự phát triển của ngành xây dựng cả nước nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, nhu cầu giải quyết chổ ở ngày càng trở nên cấp thiết Với mật độ dân cư quá đông như ở Tp HCM hiện nay thì cần tìm một văn phòng để làm việc thật khó và đắt đỏ Hiểu được điều đó nhiều nhà đầu tư của các doanh nghiệp tư nhân và nhà nước đã xây dựng những chung cư cao tầng để giải quyết chổ ở, làm việc cho đa số các thành phần dân cư doanh nghiệp không có văn phòng nhà ở là cần thiết, để giải quyết nhu cầu làm việc, nơi sinh hoạt, ăn ở, vui chơi giải trí … nhằm nâng cao chất lượng công việc, đời sống cho người dân và cùng hoà nhập vào sự phát triển chung của đất nước

II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH:

Công trình có tổng diện tích sàn là Bao gồm 11 tầng nổi và 1 tầng hầm Toàn bộ các mặt bên được xây tường dày 200mm, lấy sáng cho công trình qua các hệ thống cửa có lắp kính lấy sáng, các vách ngăn bên trong xây tường gạch dày 100mm

III GIẢI PHÁP MẶT BẰNG:

- Số tầng: công trình bao gồm 1 tầng hầm, 1 tầng trệt, 1 tầng lững, 7 tầng, tầng kỹ thuật, sân thượng và mái

- Phân khu chức năng:

+ Tầng hầm: là nơi để xe

+ Tầng trệt: tiền sảnh, khu vực dịch vụ thương mại

+ Tầng lững trệt: kinh doanh

+ Lầu lửng đến lầu 8: văn phòng

+ Tầng kỹ thuật : căn hộ

+ Sân thượng, mái: hồ nước mái, hệ thống chống sét

200

+ 38.200 MÁI

TẦNG KỸ THUẬT

SÂN -1750

± 0.000

410

IV GIẢI PHÁP GIAO THÔNG:

1 Giao thông đứng:

Giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống 2 thang máy, chiều rộng cửa 1m đảm bảo giao thông đứng trong nhà Công trình còn bao gồm 2 cầu thang bộ với bề rộng thang 1 m được

thiết kế để đảm bảo thoát người khi có sự cố xảy ra Giao thông ngang:

Giao thông giữa các căn hộ trong 1 tầng thông qua hệ thống hành lang rộng đến 3.1m name giữa mặt bằng đảm bảo giao thông dể dàng trong tầng

V ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN:

1 Địa hình:

Khu đất hiện trạng xây dựng có địa hình tương đối bằng phẳng Khi tiến hành thiết kế phải

căn cứ hồ sơ khảo sát đo đạc địa hình để công trình đảm bảo mỹ quan

2 Địa chất thủy văn:

Địa chất công trình và thủy văn khu vực Tp HCM nói chung có mực nước ngầm cao, khả năng chịu tải kém Khi thiết kế kỹ thuật cần phải khảo sát cụ thể để có những biện pháp gia cố

nền móng sao cho thích hợp nhất

3 Khí hậu:

Chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới chia hai mùa rõ rệt:

– Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

– Mùa nắng từ tháng 11 đến tháng 4

4 Nhiệt độ:

Nhiệt độ mang đậm chất nhiệt đới gió mùa:

– Trung bình : 280C

– Tháng cao nhất : 360 C

– Tháng thấp nhất : 200 C

– Trung bình : 11.7 Kcal/ cm2, tháng

– Cao nhất : 14.2 Kcal/ cm2,tháng

– Thấp nhất : 10.2 Kcal/ cm2, tháng

7 Hướng gió:

• Thịnh hành trong mùa khô:

– Gió Đông Nam chiếm : 30 – 40 %

– Gió Đông chiếm : 20 – 30 %

• Thịnh hành trong mùa mưa:

– Gió Tây Nam chiếm : 66 %

– Tốc độ trung bình : 2 –3 m/s

VI GIẢI PHÁP KỸ THUẬT:

1 Điện:

Công trình sử dụng điện cung cấp từ hai nguồn: Lưới điện thành phố và máy phát điện riêng Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm ( được tiến hành lắp đặt đồng thời trong quá trình thi công ) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật và phải đảm bảo an toàn không đi qua các khu vục ẩm ướt, tạo điều kiện dể dàng khi sửa chữa Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A được bố trí (đảm bảo an toàn phòng cháy nổ)

2 Hệ thống cung cấp nước:

- Công trình sử dụng nước từ hai nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả được chứa trong bể nước ngầm đặt ngàm ở tầng hầm Sau đó được hệ thống máy bơm mơm lên hồ nước mái và từ đó nước được phân phối cho các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính

- Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp gaine Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng

3 Hệ thống thoát nước:

Nuớc mưa từ mái sẽ được thoát theo các lổ chãy ( bề mặt mái được tạo dốc ) và chảy vào các ống thoát nước mưa (∅ = 140mm) đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ bố trí riêng

4 Hệ thống thông gió, chiếu sáng:

VII AN TOÀN VỀ PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY:

VIII HỆ THỐNG THOÁT RÁC:

PHAÀN II

CHƯƠNG 1

-Δ0 -

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC

CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH

I PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC

1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG

“Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng” Đó là định nghĩa về

nhà cao tầng do Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đưa ra Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu Tùy thuộc môi trường xung quanh, địa thế xây dựng, tính kinh tế, khả năng thực hiện kỹ thuật,… mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lựa chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất

Tổng chiều cao của công trình lớn, do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể Do vậy, đối với các nhà cao hơn 40m thì phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình (B và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn vào việc tăng tính ổn định, chống lật, chống trượt và độ bền của công trình

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, dao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm Do vậy, khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ, quá trình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng

Như vậy, khi tính toán và thiết kế công trình, đặc biệt là công trình nhà cao tầng thì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng Nó không

trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình

Chung cư Cao Cấp Quả Cầu Vàng có chiều cao là 38.2m (so với mặt đất tự nhiên) gồm 12 tầng (1 hầm + 1 trệt + 9 lầu + 1 tầng mái) Do đó việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng Dưới đây ta xem xét một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng:

1.2 Lựa chọn hệ chịu lực:

1.2.1 Hệ khung chịu lực

Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang Cột và dầm trong hệ khung liên kết với nhau tại các nút khung, quan niệm là nút cứng Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng

Vì vậy, kết cấu khung chịu lực có thể chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này

1.2.2 Hệ tường chịu lực

Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực

Trường hợp tường chịu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng Khi đó, vách cứng không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng Số tầng có thể xây dựng được của hệ tường chịu lực đến 40 tầng

Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế:

Gây tốn kém vật liệu;

Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết;

Thi công chậm;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu

1.2.3 Hệ khung - tường chịu lực

Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực

Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu lực (vách cứng)

Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng

ngang với vách cứng, gọi là sơ đồ khung - giằng Sàn cứng là một trong những kết cấu truyền

lực quan trọng trong sơ đồ nhà cao tầng kiểu khung – giằng Để đảm bảo ổn định của cột, khung và truyền được các tải trọng ngang khác nhau sang các hệ vách cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang

hệ kết cấu hỗn hợp khung – tường chịu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng

1.3 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình như sau:

- Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh là vùng hầu như không xảy

ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió bão

- Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu thang, hồ

nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn là Hệ khung chịu lực, vì hệ này có những

ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong phạm vi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt

Kết luận:

Hệ chịu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn sườn và khung chịu lực

II PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo ba mô hình như sau :

Mô hình liên tục thuần túy : Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này Tuy nhiên, mô hình này chính là cha đẻ của các phương pháp tính toán hiện nay

Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết được tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như ETAPS, SAFE, SAP 2000

Mô hình Rời rạc - Liên tục : Từng hệ chịu lực được xem là Rời rạc , nhưng các hệ chịu

lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt (lỗ cửa, mạch lắp ghép , ) xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) : Trong phương pháp phần tử hữu hạn vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng ( hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực

gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặc nội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong cơ học Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH

1 Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán

2 Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút,

ma trận chuyển vị nút ) theo trục tọa độ riêng của phần tử

3 Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu

4 Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó

5 Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu

6 Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử

7 Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu

Thật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu:

phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và thuận lợi của máy vi tính, ta có rất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính toán và sơ đồ tính khác nhau Trong nội dung của đồ án tốt nghiệp này với sự trợ giúp của phần mềm SAP 2000 vesion 10.0.1, ETABS vesion 9.14, SAFE 8.0.8, ADAPT-PT version 8.00 để xác định nội lực của hệ kết cấu

Đôi nét về phần mềm SAP2000: SAP (Structural Analysis Program) là chương trình phân

tích thiết kế kết cấu chịu tác động của tải trọng: tĩnh di động, động lực học, ổn định công trình, nhiệt độ, động đất , với giả thuyết kết cấu có biến dạng nhỏ (tuyến tính) hoặc có biến dạng lớn (phi tuyến) Sap được khởi thảo từ năm 1970 của một nhóm các nhà khoa học do giáo sư Edward L.Winlson chủ trì thực hiện tại Trường đại học Berkley bang California Hệ thống Sap đã qua nhiều thế hệ, từ các chương trình SAP, SOLID SAP, SAPIII và SAPIV – chạy trên các máy tính điện tử thế hệ cũ có trước những năm 80 và sau đó là SAP80, SAP86, SAP90 và sau cùng là SAP2000 chạy trên WINDOWS SAP2000 là một đột phá của họ phần mềm SAP do hãng CSI đưa ra vào cuối những năm 90 đầu năm 2000

Đôi nét về phần mềm ETABS: là phần mềm rất mạnh để tính toán kết cấu nhà cao tầng,

cũng như SAP phần mềm ETABS do hãng CSI đưa ra vào những năm 80 được phát triển từ TABS Cũng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn nhưng ETABS có đặc điểm nổi trội hơn so với SAP là có thể mô hình nhà cao tầng một cách dễ dàng nhờ tính năng “similar” , có thể phân biệt dầm, sàn, cột, vách cứng làm điều này giảm thời gian mô hình và thiết kế kết cấu.

CHƯƠNG 2

-Δ0 -

TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ

I Cấu tạo cầu thang

Công trình có 2 loại cầu thang bộ vị trí giữa và cuối công trình, 2 thang máy trung tâm, tính toàn thiết kế thang bộ tầng điển hình trục 2-3:

DT1

Mặt cắt

Nội dung tính toán:

- Tính toán bố trí thép bản thang vế 1

- Tính toán bố trí thép bản thang vế 2

- Tính toán bố trí thép bản thang vế 3

- Tính toán bố trí thép bản thang vế 4

- Thiết kế dầm thang DT1, DT2

1 Xác định tải trọng tác dụng:

1.1 Lựa chọn sơ bộ các kích thước cầu thang:

Chọn chiều dày bản thang: )3.6 (0.12 0.102)

35

130

1()35

130

3600)

1310

hd= 350 (mm);

bd= 200 (mm)

Chọn DT2 :

hd= 350 (mm); bd= 200 (mm)

1.2 Xác định tải trọng:

Tải trọng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải

a) Tĩnh tải

- Bản thang (phần bản nghiêng)

Tổng trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thang được tính theo công thức sau: td i

i n

i i

n

=δ γ1

• γI -Trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i

• ni -Hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

• δI -Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương của bản nghiêng

•

2

2 250189

250cos

+

=

Chiều dày tương đương của các lớp cấu tạo như sau:

• Lớp đá Granít:

25.0

797.001.0189.025.0cos1

⋅

⋅+

=

⋅

⋅+

=

b

i b b tđ

797.002.0189.025.0cos2

⋅

⋅+

=

⋅

⋅+

=

b

i b b tđ

cos3

Tổng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang nghiêng

STT Các lớp cấu tạo

g

α

Ngoài ra còn có tải trọng do lan can tay vịn tác dụng lên bản thang Trọng lượng của lan

can: glctc= 30 kG/m, quy tải lan can trên đơn vị m2 bản thang:

b) Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Hoạt tải tính toán phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ lấy theo bảng 3:

p tt = p tc⋅n p (kG/m2)

trong đó:

• p tc - Tải trọng tiêu chuẩn đối với cầu thang

ptc= 300(kG/m2)do là cầu thang dùng cho thoát hiểm nên khi dùng trong trường hợp khẩn cấp hoạt tải tăng rất nhiều;

• n p - Hệ số độ tin cậy

np= 1.3 khi ptc< 200(kG/m2)

np= 1.2 khi ptc> 200(kG/m2)

Do đó hoạt tải tác dụng lên bản thang và bản chiếu nghỉ là:

Ptt = ptc np = 300x1.2 = 360 (kG/m2)

c) Tổng tải trọng tác dụng

Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang(phần bản nghiêng):

qtt= gbttt + glctt + ptt = 785.45 + 39 + 360 = 1184.45 kG/m2

2 Tính toán các bộ phận cầu thang:

2.1 Bản thang :

a Sơ đồ tính

Cắt một dải bản có bề rộng b= 1m theo phương liên kết để tính

Sơ đồ tính 2 vế thang như sau:

Sơ đồ chất tải vế 1 của bản thang

Sơ đồ chất tải vế 2 của bản thang b) Xác định nội lực và phản lực gối tựa tại 2 bản thang

Nội lực và phản lực gối tựa của bản thang được xác định bằng phần chương trình phân tích kết cấu Etap V9.5 Kết quả được trình bày trên hình

950

TL: 1/20

TL: 1/204-4

q=1,145 T/mq=1,184 T/m

q=1,145 T/m

Biểu đồ moment của bản thang vế 1

Biểu đồ phản lực của bản thang vế 1

Biểu đồ moment của bản thang vế 2

Biểu đồ phản lực của bản thang vế 2

Ghi chú:

+ Gía trị moment và phản lực gối tựa của bản thang ở trên có đơn vị là T.m/m và T/m; + Giá trị moment nhịp vế 2 lớn nhất Mnhmax = 2.27 T.m/m;

+ Giá trị moment trên bản thang có giá tri là 0 T

+ Giá trị moment gối vế 2 lớn nhất Mgmax = 2.56 T.m/m;

+ Biểu đồ nội lực 2 vế thang có nội lực giống nhau nên giá trị lớn tính thép bố trí cho

vế còn lại

c) Tính toán cốt thép

Do 2 vế của bản thang giống nhau nên ta chỉ cần tính toán cốt thép cho 1 vế, vế còn lại bố trí cốt thép tương tự Bản thang được tính toán như cấu kiện chịu uốn do hiệu ứng nén nhỏ bỏ qua

Giả thiết tính toán:

• a= 3.0 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông gần nhất;

2.62

2.062.06

2.06

2.862.86

• b= 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán được trình bày trong

Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R

α⋅ ⋅ ⋅

= Trong đó α = 1 − 1 − 2 A

max 100 0 58 110 100 2.83%

2250

o n a

R R

α

μ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = Tính toán cốt thép cho bản thang

Thép chọn Momen

e) Tính tóan bản thang V3:

+ Sơ đồ tính

Cắt một dải bản có bề rộng b= 1m theo phương liên kết để tính

Sơ đồ tính bản thang vế 3 như sau:

+ Giá trị moment nhịp vế 3 lớn nhất Mnhmax = 0.434 Tm

Do 2 vế của bản thang giống nhau nên ta chỉ cần tính toán cốt thép cho 1 vế, vế còn lại bố trí cốt thép tương tự Bản thang được tính toán như bản chịu lực hiệu ứng nén nhỏ bỏ qua

Giả thiết tính toán:

• a= 3.0 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông gần nhất;

• ho - chiều cao có ích của tiết diện, ho= hb- a= 13- 3.0 = 10m;

• b= 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán được trình bày trong

Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R

α⋅ ⋅ ⋅

= Trong đó α = 1 − 1 − 2 A 2

2.2 Dầm thang DT3

Tiêt diện 200X300 (cm)

a) Tải trọng tác dụng

Trọng lượng bản thân dầm:

0.2 0.3 2500 1.1

dt d d b

g = ⋅ ⋅ ⋅ =b h γ n ⋅ ⋅ ⋅ = 165 kG/m Tải trọng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa của bản thang:

Rv1= 2860 (kG/m)

Trọng lượng tường xây:

gt=bthtnγt=0.2*1.232*1.1*1800= 478.87 (kG/m)

q1= gdcn + Rv1= 165 + 2860 + 487.87 = 3512.87 kG/m Trọng lượng

Sơ đồ tính và chất tải dầm thang DT3

b) Xác định nội lực dầm thang

Biểu đồ moment dầm chiếu nghỉ DT3

q=3.512 T/m

q=3.512 T/mq=1.596 T/m

2.14

2.162.14

Biểu đồ lực cắt dầm chiếu nghỉ DT1

Giá trị moment lớn nhất trong dầm Mnhmax= 2.27 T.m

Giá trị lực cắt lớn nhất trong dầm Qmax = 4.08 T

Tính theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:b= 20(cm), h = 30(cm)

d) Tính cốt thép dầm thang DT3

* Cốt thép dọc

Dầm được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

• a= 3 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông gần nhất;

• ho - Chiều cao có ích của tiết diện, ho= hb- ao= 30 - 3= 27cm;

• b= 20 cm - Bề rộng tính toán của dầm

Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

γ =0.5 1⎡⎣ + 1 (2 0.135)− x ⎤⎦=0.927 Diện tích cốt thép:

R R

-0.2030.230

e) Cốt đai DT3

Kiểm tra điều kiện hạn chế:

Nếu Q1< Qmax< Q0 tính cốt đai

Qmax<Q1 chỉ đặt cốt đai theo cấu tạo

Qmax ≤ K0*Rn*b*h0

Q0 = K0*Rn*b*h0

Q1 = K1*Rk*b*h0

Đối với dầm K1 = 0.6

K0 = 0.35 đối với BT mác ≤ 400;

- Chọn đai Þ6, fđ =0.283 cm², đai 2 nhánh có n=2

Thép AI có Rađ=2250 kG/cm²

- Tính toán bước đai Utt

k mã

Q

- Bước đai theo cấu tạo

đoạn gần gối

- Chọn bước đai

uch = min(utt ; umax ; uct)

=min{78.52cm; 44.17cm; 22.5cm};

=uct{200} mm;

Vậy: Chọn đai gần gối cho dầm DT3 là Þ6a200;

Chọn đai giữa nhịp cho dầm DT3 là Þ6a200

Chọn cốt thép dầm thang DT1

BỂ NƯỚC NGẦM

A GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KÍCH THƯỚC BỂ NƯỚC:

- Bể nước đặt dưới mặt đất tự nhiên 0,5m (ngoài công trình)

- Bể nước ngầm được đúc bằng bê tông cốt thép toàn khối đổ tại chổ, được lấy từ hệ thống nước thành phố và bơm lên mái

- Dạng hình chữ nhật có kích thước : B×L×H = 5,9 × 7,2 × 1,6m

- Thể tích chứa nước : 5,7 x 7,0 x 1,3 = 59,85 m3

Tính toán hồ nước bao gồm: Bản nắp, bản đáy, dầm nắp, dầm đáy và bản thành

B CHỌN KÍCH THƯỚC VÀ TIẾT DIỆN CỦA CÁC BỘ PHẬN HỒ NƯỚC:

* Chọn chiều dày sơ bộ bản đáy: δbd = 20 (cm)

* Chọn chiều dày sơ bộ bản nắp: δbn = 10 (cm)

* Chọn chiều dày sơ bộ bản thành: Chọn δbt = 10 (cm)

* Chọn sơ bộ tiết diện dầm

1.1 Tải trọng bản thân:

- Bản nắp có hb = 10 cm, kích thước: 5,9 x 7,2m

- Sơ đồ tính của bản nắp là một bản kê 4 cạnh được chia làm hai ô bản có kích thước bằng nhau, với kích thước 5,7 x 3,5m chịu tải trọng phân bố theo diện tích của bản thân nắp và hoạt tải người sữa chữa

- Cấu tạo gồm các lớp sau:

Bảng tính tải trọng bản thân bản nắp

Lớp vật liệu δ

- Người sửa chữa: p = 75 x 1,3 = 97,5 (daN/m2)=0,098(T/m2)

⇒ Tổng tải trọng trên bản nắp:

q = g + p = 373,2 + 948 + 97,5 = 1418,7 (daN/m2)=1,42 (T/m2)

P = q x l2 x l1 = 1,42 x5,7 x 3,5 = 28,28 (T)

2 Xác định nội lực trong bản nắp:

- Bản nắp được chia làm 2 ô bản, là bản kê 4 cạnh, liên kết ngàm (ô bản 9)

- Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi, có tỷ số l2/l1 = 5,7/3,5 = 1,63 < 2 Bản làm việc 2 phương

- Cắt mỗi phương của bản một dải có bề rộng b = 1 m để tính

+ Mômen dương lớn nhất ở giữa bản

M1 = mi1 × P ; M2 = mi2 × P

+ Mômen âm lớn nhất ở gối

MI = ki1 × P ; MII = ki2 × P Tra bảng, nội suy: m91 = 0,0203; m92 = 0,0076

k91 = 0,0448; k92 = 0,0169 Suy ra :

m

h b R

h R

M A

3 Tính cốt thép bản nắp:

- Tính toán bản nắp như cấu kiện chịu uốn:

+ Cắt một dải bản có bề rộng b = 1m để tính

- Chọn a ⇒ ho = h - a

o b

m

h b R

h R

M A

- Bê tông cấp độ bền B20 với các chỉ tiêu :

+ Khối lượng riêng: γ =2,5 (T/m3)

+ Cường độ tính toán: R b =11,5MPa = 115 (daN/cm2)

+ Cường độ chịu kéo tính toán: R bt=0,9 MPa = 9 (daN/cm2)

+ Mođun đàn hồi: E b = 2,7 x 104 MPa = 27 x 104 (daN/cm2)

Pn

BẢN THÀNH

- Cốt thép loại CI với các chỉ tiêu :

+ Cường độ chịu nén tính toán: R sc= 225 Mpa = 2250 (daN/cm2)

+ Cường độ chịu kéo tính toán: R s= 225 Mpa = 2250 (daN/cm2)

+ Cường độ tính cốt thép ngang: R sw=175 Mpa = 1750 (daN/cm2)

+ Modul đàn hồi E s= 2,1x105 Mpa =21 x 106 (daN/cm2)

- Kiểm tra μmin <μ<μmax

với μmin = 0,05%

225

5,11645,0

s

b R

R

R

ξ

- Giả thiết chọn a = 1,5 cm ⇒ h0 = h – a = 10 – 1,5 = 8,5 (cm)

* Tính thép: Ta có bảng tính thép sau:

II Tính toán bản thành bể nước:

1.Xác định tải trọng : Xét hai trường hợp bất lợi nhất là :bể đầy nước chưa có đất đắp xung quanh thành bể, lúc này thành bể chỉ chịu áp lực nước và trường hợp bể không có nước có đất đắp xung quanh

thành bể, lúc này thành bể chịu áp lực đất nền

Trường hợp 1 : Bể đầy nước chưa có đất đắp xung quanh thành bể

Lực tác dụng lên thành hồ là do áp lực của nước tác dụng vào bản thành phân bố theo hình tam giác lớn dần từ trên xuống đáy hồ.Giá trị lớn nhất là áp lực lớn nhất của nước theo chiều cao

Aùp lực nước tính toán xác định theo công thức: P n =γn× ×h n p,

phân bố theo dạng tam giác dọc theo thành bể từ trên xuống

dưới theo giá trị tăng dần

Trong đó :

n

h: Chiều cao mực nước trong bể

np : hệ số vượt tải

Ư Pn =1000 x 1,3 x1 = 1300 (daN/m2)

Trường hợp 2 : Bể không có nước và chịu áp lực đất Xét trường hợp bất lợi nhất là bể

bị chuyển vị do đầm nén đất đắp xung quanh bể (sinh ra áp lực đất bị động cho thành bể

phía đối diện):

- Aùp lực đất tính toán xác định theo công thức : Pđ = )

245(

γd ×h×n p×tg °+ phân bố tam giác dọc theo thành bể từ trên xuống dưới, theo giá trị tăng dần.(Bỏ qua dung trọng đẩy nổi của nước ngầm )

q1 q2

- Khi có tải trọng q1 tác dụng: )

2 45 (2 1

ϕ +

°

×

= q tg q

Trong đó :γd : Dung trọng tự nhiên của đất đắp trên thành bể ( T/m3 )

h : Chiều cao lớp đất đắp.( h=1,3 m)

np : hệ số vượt tải.( np=1,2 )

ϕ : Góc ma sát trong lớp đất đắp.(Lớp sét hữu cơ ϕ=4o35’)

- Tại đỉnh: ) 0,5 1,58 1,2 1,11

2

'35445(2

2 Xác định nội lực và tính cốt thép :

a Trường hợp1: bản chỉ chịu tải trọng nước không chịu áp lực đất do chưa có đất đắp xung quanh thành bể

* Sơ đồ tính :

- Sơ đồ tính của bản thành hồ là bản làm việc một phương do tỷ số giữa 2 cạnh là :

238,43

,

1

7,

0,71

2 = = >

l l

- Trạng thái làm việc : chịu uốn-kéo ,

b Trường hợp2: bể không có nước và chỉ chịu áp lực đất

MÔMEN (T.m)

So sánh 2 trường hợp, ta thấy trường hợp 2 cho tải trọng nguy hiểm hơn, nên chọn trường hợp 2 (bể không có nước và chỉ chịu áp lực đất) để tính thép

* Tính cốt thép cho bản thành :

- Giả thiết chọn a = 1,5 cm ⇒ h0 = h – a = 12 – 1,5 = 10,5 (cm)

- Thép ở nhịp bản thành: Mnhip = 0,29 (T.m)

0229,05,10100115

10290,0

m

h b R

M

988,0)0229,0211(5,02

11(5

1029,

h R

M A

2)

%12,01005,10100

24,1

1062,0

m

h b R

M

975,0)0489,0211(5,02

11(5

1062,

h R

M A

2)

5,10100

69,2

III TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY BỂ NƯỚC:

1 Tải trọng tác dụng:

- Xét 2 trường hợp bất lợi nhất là khi bể đầy nước và khi bể không có nước

a Trường hợp1: khi bể đầy nước, bản đáy tính như một bản sàn, chịu tác dụng của toàn bộ tải trọng

bao gồm: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy, trọng lượng nước khi đầy bể và áp lực đất nền

* Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy và nước q1=∑ δ γi× × + × ×i n i γn h n p

γ : lần lượt là khối lượng thể tích,chiều cao mực nước và hệ số tin cậy của bể nước

- Chọn chiều dày bản đáy h = 20 cm Tải trọng tác dụng lên bản đáy thuộc dạng tải phân bố đều trên toàn diện tích gồm có :

+ Lớp vữa chống thấm bản đáy dày 3 cm

- Aùp lực đẩy nổi: qdn = γdn.hnn = 0,92x1,6=1,472 (T/m2)

- Phản lực đất nền dưới bản đáy: pđn=

2

1 l l

G

×

+

Gbt : tổng trọng lượng bản thân bể nước và đất đắp

Gn : trọng lượng nước trong bể

l1,l2: lần lượt là chiều dài và chiều rộng của bể

×

+

Tổng tải trọng tác dụng vào bản đáy: q=qdn+pđn= 1,472+2,75 = 4,22 (T/m2)

b Trường hợp 2: khi bể không có nước, bản đáy tính như bản sàn chịu tác dụng của tải trọng bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy và áp lực đất nền

* Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy và nước q1=∑ δ γi× × + × ×i n i γn h n p

γ : lần lượt là khối lượng thể tích,chiều cao mực nước và hệ số tin cậy của bể nước

- Chọn chiều dày bản đáy h = 20 cm Tải trọng tác dụng lên bản đáy thuộc dạng tải phân bố đều trên toàn diện tích gồm có :

+ Lớp vữa chống thấm bản đáy dày 3 cm

- Aùp lực đẩy nổi: qdn = γdn.hnn = 0,92x1,6=1,47 (T/m2)

- Phản lực đất nền dưới bản đáy: pđn=

2

1 l l

×

Gbt : tổng trọng lượng bản thân toàn bộ bể nước

l1,l2: lần lượt là chiều dài và chiều rộng của bể

×

Tổng tải trọng tác dụng vào bản đáy: q=qdn+pđn=1,47+1,52=2,99 (T/m2)

2.Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền:

)/(26,7)008,192,057,308,11,229,192,09,5072

h Dc

Bh Ab

×

×+

L 1L2

3 Kiểm tra đẩy nổi của mực nước ngầm:

Kiểm tra điều kiện để bể không bị đẩy nổi G>=abγdn h nn Xét trường hợp nguy hiểm nhất là bể không chứa nước :

Ta có G=64,78(T) >= 5,9x7,2x0,920x1,6 = 62,53(T)

=> Vậy bể không bị đẩy nổi do mực nước ngầm

4 Xác định nội lực và tính cốt thép :

a Trường hợp1: khi bể đầy nước, bản đáy tính như một móng bản đặt trên nền đàn hồi, chịu tác dụng của toàn bộ tải trọng bao gồm: trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy và trọng lượng nước khi đầy bể

* Sơ đồ tính và tải trọng:

- Bản đáy được chia làm 2 ô bản, là bản kê 4 cạnh, liên kết ngàm (ô bản 9)

- Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi, có tỷ số l2/l1 = 5,7/3,5 = 1,63 < 2 Bản làm việc 2 phương

- Cắt mỗi phương của bản một dải có bề rộng b = 1 m để tính

+ Mômen dương lớn nhất ở giữa bản

92,03,450203

m

h b R

h R

M A

* Tính thép cho bản đáy:

* Sơ đồ tính và nội lực:

- Trạng thái chịu lực của bản đáy :Bản đáy chịu áp lực đất nền, tính toán như một móng bản ngàm theo chu vi Sơ đồ tính như sau :

-Trạng thái chịu lực của bản đáy : bản lúc này chỉ chịu uốn

- Bản đáy được chia làm 2 ô bản, là bản kê 4 cạnh, liên kết ngàm (ô bản 9)

- Nội lực được xác định theo sơ đồ đàn hồi, có tỷ số l2/l1 = 5,7/3,5 = 1,63 < 2 Bản làm việc 2 phương

- Cắt bề rộng b = 1 m để tính

+ Mômen dương lớn nhất ở giữa bản

M1 = mi1 × P ; M2 = mi2 × P

+ Mômen âm lớn nhất ở gối

MI = ki1 × P ; MII = ki2 × P Trong đó: P = q.l1.l2 = 2,99x3,5x5,7 = 59,65 (T)

Tra bảng, nội suy: m91 = 0,0203; m92 = 0,0076

k91 = 0,0448; k92 = 0,0169 Suy ra :

21,165,590203

,

0