Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chung cư cho thuê tại Tp Vinh

Đồ án tốt nghiệp chung cư cao cấp tại thành phố vinh tỉnh nghệ an: Trung tâm thương mại, cho thuê văn phòng, được đặt tại huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An, công trình có bề ngang dài 55m, rộng 25,4m.Tổng diện tích xây dựng 5550m2

A LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

I Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Về mặt kết cấu, một ngôi nhà được xem là cao tầng khi mà độ bền vững và chuyển vịcủa nó do tải trọng ngang quyết định Từ nhà thấp tầng đến nhà cao tầng có một sựchuyển tiếp quan trọng từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học Thiết kế nhà caotầng so với nhà thấp tầng đặt ra một nhiệm vụ quan trọng cho kỹ sư kết cấu trong việclựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực cho công trình Việc chọn các hệ kết cấu chịu lựckhác nhau có liên quan chặt chẽ đến các vấn đề về bố trí mặt bằng, hình khối, độ caocác tầng, yêu cầu kỹ thuật, tiến độ thi công, giá thành xây dựng Nhà càng cao thì cácyếu tố sau đây càng quan trọng:

- Ảnh hưởng của tải trọng ngang do gió và động đất

- Chuyển vị ngang tải đỉnh nhà và chuyển vị lệch giữa các mức tầng nhà

1 Phân tích lựa chọn giải pháp về hệ kết cấu chịu lực:

a Hệ khung chịu lực: Bao gồm hệ thống cột và dầm liên kết với nhau theo hai phương

tạo thành hệ khung không gian vừa chịu tải trọng đứng, vừa chịu tải trọng ngang Loạikết cấu này có ưu điểm là có không gian lớn, bố trí mặt bằng linh hoạt có thể đáp ứngđầy đủ yêu cầu sử dụng công trình Tuy nhiên, hệ kết cấu khung có độ cứng ngang nhỏ,khả năng chịu tải trọng ngang kém, Hệ dầm thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đếncông năng sử dụng và tăng chiều cao nhà Các công trình sử dụng kết câu khung thường

là những công trình có chiều cao không lớn Với khung BTCT không quá 20 tầng, vớikhung thép cũng không quá 30 tầng

b Kết cấu vách cứng.

Là hệ kết cấu chịu lực cấu thành bởi những bức tường chịu lực và sàn nhà Các váchcứng làm việc như những console đứng có chiều cao tiết diện lớn Trong hệ này, tườngchịu lực thay thế dầm, cột trong khung để chịu các tải trọng đứng và tải trọng ngang.Tải trọng ngang được truyền đến các vách cứng thông qua kết cấu sàn được xem làtuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng Tường chịu lực ngoài chịu lực nén thẳngđứng do tải trọng thẳng đúng gây ra, còn phải chịu lực trượt và mômen do tải trọngngang sinh ra.S

Ưu điểm của kết cấu vách là độ cứng lớn do đó khả năng chịu tải trọng ngang tốt hơn

so với kết cấu khung và chuyển vị ngang nhỏ Do đó tác dụng chính của vách là dùng

để tăng độ cứng (giảm chuyển vị ngang), tăng tải trọng ngang trong nhà cao tầng

Nhược điểm của hệ vách là khả năng chịu tải của vách cứng phụ thuộc rất lớn vềhình dạng tiết diện ngang và vị trí bố trí chúng trên mặt bằng Nhà kết cấu vách cónhiều tường chịu lực nên không gian hẹp, không linh hoạt như kết cấu khung và cáctường chịu lực thường bị giảm yếu do có sự xuất hiện các lỗ cửa.

c Hệ lõi chịu lực.

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tảitrọng tác động lên công trình và truyền xuống đất Phần không gian bên trong thườngđược dùng để bố trí các thiết bị vận chuyển theo phương đứng (thang máy, cầu thang,

…) và các đường ồng kỹ thuật (điện, nước…) Hệ lõi chịu lực có khả năng chịu tảitrọng ngang khá tốt Tuy nhiên để hệ kết cấu tận dụng được hết tính ưu việt thì hệ sànphải rất dày và có biện pháp thi công đảm bảo chất lượng ở vị trí giao nhau giữa sàn vàvách

d Hệ kết cấu khung, vách, lõi kết hợp.

Trong hệ kết cấu này sự dụng kết hợp cả khung, tường và lõi chịu lực Hệ thống váchcứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh hoặctường biên liên tục nhiều tầng Hệ thống khung được bố trí khu vực còn lại Hai hệthống khung và vách cứng liên kết với nhau thông qua hệ thống sàn

Hệ kết cấu khung, vách, lõi khắc phục được nhược điểm của các hệ kết cấu riêng rẽ.Việc sử dụng vách, lõi cùng chịu tải trọng ngang và đứng với hệ khung sẽ làm tăng hiệuquả chịu lực của kết cấu, đồng thời nâng cao hiệu quả sự dụng không gian Đặc biệt có

sự hỗ trợ của lõi làm giảm tải trọng ngang do gió tác dụng vào từng khung Lõi thườngđược bố trí kết hợp với lồng thang máy nên không ảnh hưởng đến không gian sử dụng

Kết luận : Công trình đang xét thuộc cấp 2 có chiều cao lớn 58.6m Mặt khác công

trình có công năng đa dạng là hệ thống hỗn hợp bao gồm các khu thương mại, dịch vụvăn phòng và chung cư vì vậy đòi hỏi giải pháp kiến trúc phải tạo được không gian rỗngrãi, linh hoạt, phù hợp với công năng sử dụng của các tầng và đảm bảo khả năng chịutải, làm việc của hệ kết cấu Bên cạnh đó, giải pháp kết cấu phải đảm bảo yếu tố kinh tế

và công nghệ thi công trong khả năng đáp ứng của chủ đầu tư Căn cứ vào bản vẽ kiếntrúc và các phân tích ưu nhược điểm của từng hệ kết cấu trên đây, chọn sử dụng hệ kếtcấu khung, vách lõi kết hợp với sơ đồ khung giằng Trong đó, hệ thống vách được bố trí

ở khu vực thang máy và thang bộ, chịu một phần tải trọng ngang tác dụng vào côngtrình và phần tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tải của vách, lõi Hệ khung gồmcác hàng cột liên kết với dầm bố trí theo các trục chính giữa, chịu một phần tải trọngngang và một phần tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tải của nó

2 Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu sàn

a Phương án sàn bêtông ứng lực trước không dầm: Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm

các bản kê trực tiếp lên cột (có mũ cột hoặc không)

- Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình, tiết kiệm được

không gian sử dụng, dễ phân chia không gian

Tiến độ thi công sàn ứng lưc trước (6 – 7 ngày/ 1 tầng/ 1000m2 sàn) nhanh hơn sovới thi công sàn BTCT thường

Do không có dầm giữa sàn nên công tác thi công lắp ghép ván khuôn cũng dễ dàng

và thuận tiện từ tầng này sang tầng khác Ván khuôn được tổ hợp thành những mảnglớn, không bị chia cắt do đó lượng tiêu hao vật tư giảm đáng kể, năng suất lao độngđược nâng cao

Khi bêtông đạt cường độ nhất định, thép ứng lực trước được kéo căng và nó sẽ chịutoàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mà không cần chờ bêtông đạt cường độ 28 ngày

Vì vậy thời gian tháo dỡ cốt pha sẽ được rút ngắn, tăng khả năng luân chuyển và tạođiều kiện cho công việc tiếp theo được tiến hành sớm hơn

Do sàn phẳng nên bố trí các hệ thống kỹ thuật như điều hòa trung tâm, cung cấpnước, cứu hỏa, thông tin liên lạc được cải tiến và đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Nhược điểm: Tính toán tương đối phức tạp, mô hình tính mang tính quy ước cao, đòi

hỏi nhiều kinh nghiệm vì phải thiết kế theo tiêu chuẩn nước ngoài

Thi công phức tạp đòi hỏi quá trình giám sát chất lượng nghiêm ngặt

Thiết bị và máy móc thi công chuyên dùng, đòi hỏi thợ tay nghề cao Giá cả đắt vànhững bất ổn khó lường trước trong quá trình thiết kế, thi công và sự dụng

b Phương án sàn sườn toàn khối BTCT:

Đây là kết cấu được sử dụng khá phổ biến hiện nay Bản sàn được liên kết với dầmhoặc tường theo các cạnh Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽtăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm Do cóc hệ thống dầm đỡ nên nhịp sàn nhỏ hơn dẫnđến chiều dày sàn nhỏ, tiết kiệm vật liệu, giảm khối lượng tham gia dao động Chiềucao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hưởng nhiều đến thiết kế kiến trúc, làmtăng chiều cao tầng

c Phương án sàn dày sườn BTCT (sàn ô cờ):

Cấu tạo hệ kết cấu sàn bao gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chiabản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữacác dầm vào khoảng 3m Các dầm chính có thể làm ở dạng dầm bẹt để tiết kiệm khônggian sử dụng trong phòng

- Ưu điểm: Số lượng cột giảm nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc

đẹp thích hợp với các công trình yêu cầu thảm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nhưhội trường, câu lạc bộ Khả năng chịu lực tốt thuận tiện cho bố trí mặt bằng

- Nhược điểm: Số lượng dầm nhiều nên tốt vật liệu, thi công phức tạp Mặt khác khi

mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránhkhỏi được những hạn chế do chiều cao dầm chính lớn để giảm độ võng Việc kết hợp sử

dụng dầm chính dạng dầm bẹt để giảm chiều cao dầm có thể được thực hiện nhưng chiphí cũng sẽ tăng cao vì kích thước dầm rất lớn.

Kết luận: Công trình đang xét, đối với hệ kết cấu chịu lực chính đã chọn và nhữngphân tích về ưu nhược điểm của các hệ kết cấu sàn ở trên lựa chọn phương án sàn sườnbêtông cốt thép toàn khối Công trình với nhịp sàn lớn song trong khoảng hợp lý về mặtchịu lực và cả yếu tố kinh tế đối với phương án sàn sườn toàn khối Nếu lựa chọnphương án sàn không dầm ứng suất trước thì đảm bảo khả năng chịu lực và vượt nhịpcho sàn lớn song không kinh tế do công nghệ thi công khó khăn, phức tạp và cần sựgiám sát nghiêm ngặt Đối với phương án sàn dày sườn thì không phù hợp với các khuchung cư do sự ngăn chia phòng trong các khu chung cư không đồng đều trong khi đó

bố trí hệ dày dầm sẽ làm mất tính thẩm mỹ của kiến trúc Cũng không hợp lý về mặtkinh tế do chi phí vật liệu tăng và thi công khó khăn

 Như vậy hệ kết cấu tổng thể của công trình là hệ khung, vách, lõi kết hợp và kết cấusàn bêtông cốt thép toàn khối

II Lập mặt bằng kết cấu cho công trình

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc tiến hành lập mặt bằng kết cấu cho tất cả các tầng (từtầng 1 đến tầng mái)

Mặt bằng kết cấu công trình bao gồm 5 mặt bằng kết cấu là: Mặt bằng kết cấu tầnghầm; mặt bằng kết cấu tầng 1, mặt bằng kết cấu tầng 2-4, mặt bằng kết cấu tầng kỹthuật, mặt bằng kết cấu tầng điển hình và mặt bằng kết cấu mái

Trong đó mặt bằng kết cấu tầng kỹ thuật tương tự với mặt bằng kết cấu tầng 2,3,4nên gộp thành một

Tên của các cấu kiện trên mặt bằng được đặt với nguyên tắc sau:

+ Các khung (kết cấu cột + dầm) được đặt tên Ki (với i là số tự nhiên tương ứng vớitên trục định vị  khung sẽ có tên là K1, K2,…)

+ Các dầm đặt tên là Di-j với i là số tự nhiên chỉ số thứ tự dầm trên sàn, j là vị trí sàntầng đang xét  dầm tầng 1 sẽ có tên là D1-1, D2-1, D3-1,…

+ Những kết cấu khung, dầm có cấu tạo kiến trúc như nhau, có tải trọng truyền vàochúng như nhau hoặc gần như nhau đặt cùng một tên

Chi tiết xem ở các bản vẽ mặt bằng kết cấu các tầng và bảng thống kê cấu kiện cho các sàn tầng.

D14-5 D14-5

D12-5

D12-5 D13-1

s1 Hb=15cm

1 Hb=15cm s2

s2 Hb=15cm s2 Hb=15cm

s3 Hb=11cm s3 Hb=11cm

s8 Hb=15cm

s2 Hb=15cm s2 Hb=15cm

s9 Hb=15cm

s9 Hb=15cm

s1 Hb=15cm

s1 Hb=15cm

s4 Hb=15cm

s4 Hb=15cm

s1 Hb=15cm s1

Hb=15cm

s1 Hb=15cm

s2 Hb=15cm s2

Hb=15cm s2 Hb=15cm

s3 Hb=11cm s3 Hb=11cm

s8 Hb=15cm

s7 Hb=15cm

s7 Hb=15cm

s2 Hb=15cm s

s1 Hb=15cm s3

Hb=11cm s3 Hb=11cm

s2 Hb=15cm s2 Hb=15cm

s9 Hb=15cm

s9 Hb=15cm

s1 Hb=15cm

s1 Hb=15cm

s4 Hb=15cm

s4 Hb=15cm

D28-5 D28-5 D19-5

Trước khi tính toán cấu kiện, để xác định tải trọng cũng như có các số liệu ban đầu

để tiếp tục tính toán, cần phải tiến hành lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện Kích thướctiết diện của dầm và cột của khung có thể được chọn sơ bộ theo các cách sau:

+ Tham khảo các công trình tương tự đã được thi công hoặc thiết kế

+ Theo kinh nghiệm

+ Tính toán gần đúng

Theo phương pháp tính toán gần đúng, kích thước sơ bộ của các cấu kiện được tínhtoán như sau:

a Chiều dày bản sàn:

Chiều dày bản sàn phải thỏa mãn điều kiện về độ bền, độ cứng và kinh tế

Chiều dày bản sàn được chọn sơ bộ theo công thức: b 1 min

+ 5cm đối với sàn nhà dân dụng

+ 6cm đối với sàn nhà công nghiệp

b Kích thước tiết diện dầm:

Chiều cao tiết diện dầm h chọn theo nhịp: b 1 d

d

m



Trong đó: l d – nhịp của dầm đang xét

md – hệ số, với dầm phụ md=12  20, với dầm chính md = 812, trong đó chọngiá trị md lớn hơn đối với dầm liên tục và chịu tải trọng tương đối bé Với đoạn dầm console md =57

Bề rộng tiết diện dầm b chọn trong khoảng (0.3 0.5)h

c Kích thước tiết diện cột

Sơ bộ chọn kích thước tiết diện b, h (chiều rộng, chiều cao tiết diện côt) cho các loạicột với bx h= F

m là số tầng phía trên tiết diện cột đang xét

N là tổng trọng lượng tác dụng lên cột theo diện chịu tải, được xác định nhưsau:

N = S.qtt với S = a.b diện tích truyền tải trọng đứng lên cột đang xét (phần gạchchéo)

Qtt là tổng tải trọng sơ bộ trên 1m2 sàn (sơ bộ có thể chọn trọng lượng trên 1m2

sàn là 1000kg/m2)

2 Tiến hành lựa chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện:

Dựa vào mặt bằng kết cấu và cơ sở lựa chọn tiến hành lựa chọn sơ bộ cho tất cả cáccấu kiện của tất cả các tầng và thống kê theo bảng sau:

a. Lựa chọn chiều dày sàn:

Sàn tầng 5-15

Stt Tên

sàn Công năng

Số lượng

l2/l1

Loại sàn Hệ

số D

Hệ số m

Chiều dày (cm)

(Bảng thống kê lựa chọn sơ bộ chiều dày sàn xem phụ lục)

 Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng hợp chọn chiều dày cho sàn các tầng như sau:

Sốlượng Nhịp l

Chiều cao dầm(cm) Chiều rộng dầmKhoảng lựa

chọn

Chọnchiềucao dầm

Khoảnglựa chọn

Chọn chiềurộng dầm

Kết luận: Từ bảng tính toán sơ bộ cấu kiện dầm cho các tầng ta tiến hành

so sánh và lựa chọn tiết diện dầm phù hợp với điều kiện làm việc của dầm và thuận lợi trong quá trình thi công Kết quả lựa chọn được thống

kê tổng hợp trong bảng sau:

Bảng thống kê chọn sơ bộ tiết diện cột và diện tích vách tầng 1

-Nhận xét: Từ bảng thống kê tiết diện sơ bộ của cột nhận thấy: Đa số các cột có tiết diện

90x90 cm là tiết diện cột lớn nhất Để đảm bảo tính thẩm mỹ, hợp lý trong kết cấu và

thuận tiện trong quá trình thi công thì ta chọn tiết diện cột ở tầng 1 là 90x90 cm cho tất

cả các cột

Công trình có chiều cao lớn, càng lên cao tải trọng truyền lên tiết diện cột tại tầng đang xét càng giảm Vì vậy, để tiết kiệm chi phí vật liệu thi công cột ta tiết hành giảm tiết diện cột Để đảm bảo việc giảm tiết diện cột không làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của cột (giảm tiết diện cột không được quá đột ngột) thì cứ 3 tầng ta giảm chiều cao cột một lần:

Ti t di n c t ết diện cột được giảm như sau: ện cột được giảm như sau: ột được giảm như sau: được giảm như sau: c gi m nh sau: ảm như sau: ư

d Chọn kích thước tiết diện vách :

Vách có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái có độ cứng không đổi theo chiều caocủa nó Kích thước của vách, lõi chọn theo tiêu chuẩn TCXDVN 198-1997 “Nhà caotầng- thiết kế cấu tạo bêtông cốt thép tòan khối”

- Chiều dày của vách, lõi lấy theo điều kiện sau: 15 , 1

e Chọn kích thước tường xây

- Tường bao: Được xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nêntường xây dày 22cm, xây bằng gạch đặc mác 75 Tường có hai lớp trát dày 15mm Các tầng 1, 2, 3 là các tầng dịch vụ, thương mại và văn phòng cho thuê nên tườngbao có nhiều vị trí được thay thế bằng các vách kính, nhằm mục đích thẩm mỹ, lấy sáng

và trưng bày sản phẩm,

- Tường ngăn : Dùng ngăn chia không gian trong mỗi tầng Tường ngăn giữa các căn hộ

có chiều dày 22cm, tường ngăn các phòng trong một căn hộ có chiều dày 11cm

Chiều cao tường tính từ mặt sàn đến dưới mặt dầm ngay trên nó

IV Lựa chọn vật liệu cho kết cấu và lựa chọn sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực

1 Vật liệu sử dụng làm kết cấu công trình.

* Bê tông: Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005 “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép.

Tiêu chuẩn thiết kế”

Bêtông được sử dụng có cấp độ bền B25:

+ Với trạng thái nén: Cường độ tiêu chuẩn về nén Rbn=18.5 Mpa

Cường độ tính toán về nén: Rb=14.5Mpa

+ Với trạng thái kéo: Cường độ tiêu chuẩn về kéo: Rbtn=1.60Mpa

Cường độ tính toán về kéo: Rbt=1.05MPa

Mô đun đàn hồi của bêtông: Xác định theo điều kiện bêtông nặng, khô cứng trongđiều kiện tự nhiên Với cấp độ bền B25 thì Eb=30000Mpa=3.107KN/m2

* Cốt thép: Thép dùng cho cấu kiện bêtông cốt thép dùng loại thép sợi thông thường

theo chỉ dẫn của tiêu chuẩn TCXDVN356-2005 Cốt thép chịu lực cho các sàn, dầm,cột dùng nhóm AII, cốt thép đai, thép cấu tạo dùng nhóm AI

Cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép như sau:

+ Các loại sơn che phủ, bitum chống thấm

Mọi vật liệu được sử dụng đều phải qua thí nghiệm kiểm định để xác định cường độ thực tế cũng như các chỉ tiêu cơ lý khác Khi đạt tiêu chuẩn thiết kế mới được đưa vào

sử dụng

2 Lập sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực.

Trên cơ sở bố trí hệ kết cấu chịu lực của công trình và lựa chọn kích thước sơ bộ cáccấu kiện sàn, dầm, cột, lõi, vách tiến hành lập sơ đồ hình học của toàn hệ kết cấu Sơ đồhình học thể hiện vị trí các cấu kiện, kích thước, các kết cấu có liên quan

Sau khi lập sơ đồ hình học thì tiến hành mô hình hóa kết cấu khung Mô hình kết cấukhung là sự mô phỏng sơ đồ hình học, tính chất cơ học của vật liệu bằng sơ đồ kết cấu

Sự mô phỏng càng sát với sơ đồ hình học, càng sát với sơ đồ thực thì nội lực thu đượccàng chính xác

Bản chất của công trình là hệ chịu lực không gian, bao gồm hệ cột, vách, lõi, dầmliên kết với nhau theo các phương nên mô hình hóa hệ kết cấu không gian và tính toánnội lực, biến dạng của hệ được thực hiện bằng phần mềm tính toán kết cấu Etabs

+ Mô hình hóa hệ kết cấu chịu lực chính của phần thân của công trình bằng hệ khungkhông gian Khung có liên kết cứng tại nút

+ Liên kết cột, vách với đất được xem là ngàm cứng tại cốt trên đài móng cách cốtmặt tầng hầm 30cm (cốt -3.85 m) Đối với lõi thang máy thì cách cốt mặt tầng hầm1.5m

+ Sự dụng phần mềm tính kết cấu Etabs V9.7 để tính toán với: Các dầm chính, dầmphụ, cột là các Frame Lõi, vách cứng và sàn là các Shell Độ cứng của sàn ảnh hưởngđến sự làm việc của hệ kết cấu được mô tả bằng hệ các liên kết Constraints đảm bảo cácnút trong cùng một mặt phẳng sẽ có cùng chuyển vị ngang

+ Nhịp tính toán của khung lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột, trục dọc củavách chữ I hoặc trục của một cạnh vách chữ V Nhịp tính toán của khung l = 7.2m.+ Chiều cao tính toán tầng hầm lấy từ mặt móng đến trục dầm tầng 1:

B Xác định tải trọng tác dụng lên công trình

I Cơ sở xác định tải trọng tác dụng lên công trình.

Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm tải trọng thường xuyên và tải trọng tạmthời Tải trọng thường xuyên là tải trọng tác dụng không biến đổi trong quá trình xâydựng và sự dụng công trình như trọng lượng bản thân công trình bao gồm các kết cấuchịu lực và bao che…

Tải trọng tạm thời là tải trọng có thể không có trong một giai đoạn nào đó của quá trìnhxây dựng hoặc sử dụng công trình Tải trọng tạm thời bao gồm các tải trọng tạm thờingắn hạn, dài hạn và tải trọng đặc biệt như động đất, gió động

Cơ sở xác định tải trọng tác dụng vào công trình dựa vào:

+ Cấu tạo kiến trúc của công trình, cấu tạo mặt căt, tiết diện, kích thước các cấu kiện+ Tiêu chuẩn TCVN2737-1995 “ Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế”

+ Dựa vào catalog của nhà sản xuất

II Xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình.

1 Xác định tải trọng phân bố đều trên sàn: Bao gồm tải trọng bản thân sàn và

hoạt tải sự dụng phân bố đều trên sàn

a Tĩnh tải sàn

Tĩnh tải sàn xác định dựa vào cấu tạo các lớp sàn:

(Tĩnh tải sàn được tính toán thành bảng và đóng cùng phụ lục)

b Tĩnh tải tường phân bố đều trên sàn.

Đối với tường xây trên ô sàn không có dầm đỡ, để đơn giản trong tính toán ta quy vềphân bố đều Đối với các tầng 1, 2, 3, 4 và tầng kỹ thuật có chiều dài tường xây trên sànkhông đáng kể nên ta không tính đến Riêng đối với tầng căn hộ thì lượng tường ngănnhà vệ sinh, ngăn giữa các phòng không dầm khá nhiều nên ta tính toán chi tiết có kểđến lỗ cửa và quy về phân bố đều trong các sàn tầng căn hộ Kết quả tính toán đượcthống kê trong bảng sau, trong đó các tường ngăn được tính toán phân bố trong các căn

hộ nên ta sẽ chia đều cho diện tích sàn căn hộ tính chung cho căn hộ B2 (80m2) và căn

hộ A1 (117m2) Cửa vào phòng ngủ cao 2.4m rộng 0.9m(4 cửa), cửa vệ sinh cao 1.8m rộng 0.76m (3 cửa)

tổng Chiều dài (m)

Diện tích cửa (m2)

Khối lượng riêng (daN/m3)

Gtc (daN) n

Gtt (daN)

Diện tích sàn (m2)

Quy ra phân bố đều (daN/m2) Gạch

xây 0.11 3.14 22.085 11.952 1800 11364.2 1.1 12501

Vữa

trát 0.03 3.14 22.085 11.952 1800 3099.32 1.3 4029

c Hoạt tải tác dụng trên sàn.

Hoạt tải tác dụng lên sàn tra theo “bảng 3 – Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn

và cầu thang” của tiêu chuẩn 2737-1995

Hoạt tải tính toán bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải Hệ số độ tin cậylấy theo TCVN 2737-1995 đối với sàn và cầu thang lấy bằng 1.3 khi tải trọng tiêuchuẩn nhỏ hơn 200daN/m2, bằng 1.2 khi tải trọng lớn hơn hoặc bằng 200daN/m2

Trong nhà cao tầng, do xác suất xuất hiện hoạt tải ở tất cả các phòng và tất cả cáctầng là không xảy ra, do dó giá trị hoạt tải sự dụng được nhân với hệ số giảm tải đượcquy định trong TCVN 2737 -1995

+ Đối với các phòng ngủ, phòng bếp, phòng ăn, phòng khách, phòng vệ sinh, vănphòng (các phòng ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 – TCVN2737-1995) có diện tích A > A1 =9m2 hệ số giảm tải được tính theo công thức:

1

1

/

6,04,0

A A



+ Đối với các phòng trưng bày, bán hàng, hội họp, ban công, lô gia (các phòng nêu ởmục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 – TCVN2737-1995) có diện tích A>A2= 36m2 thì hệ số giảmtải được tính theo công thức :

2

2

/

5,05,0

A A



- Với công trình này chỉ sự dụng hệ số giảm tải theo diện tích phòng, không dùng hệ số

giảm tải theo chiều cao tầng

Tiến hành tính toán hệ số giảm tải với tất cả các sàn trong phòng theo diện tích vàcông năng sử dụng Để thuận tiện trong quá trình tính toán tải trọng, sau khi tính toán vàtổng hợp thì đối với các phòng có cùng công năng sẽ lấy hệ số giảm tải lớn nhất để ápdụng cho các phòng còn lại Các loại phòng không có trong quy định tính hệ số giảm tảithì hệ số giảm tải được xem bằng 1

(Hoạt tải phân bố đều trên sàn được tính toán lập thành bảng đính kèm phụ lục)

Sau khi tính toán tĩnh tải và hoạt tải cho các phòng của sàn, ta tiến hành tổng hợp thành bảng tải trọng đơn vị phân bố đều trên sàn bao gồm tĩnh tải và hoạt tải sàn như bảng sau :

Bảng tính tải trọng đơn vị

Tên sàn Tải

trọng

Các lớp sàn

Trọng lượng riêng (daN/m3)

Chiều dày (m)

Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2)

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán (daN/m2)

Tổng cộng (daN/m2)

Phòng dịch

vụ

Tĩnh tải

Tổng tải 960

Văn phòng

Tĩnh tải

Tổng tải 1000

Sàn vệ

sinh

Tĩnh tải

u dày qui đổi)

Tổng tải 484.1

Ghi chú : Tải trọng tường chỉ tính đối với các phòng tầng 5 -15 (gồm phòng khách,

phòng ngủ, phòng bếp, phòng ăn và vệ sinh) Riêng phòng vệ sinh ở tầng 5-15 do diệntích rất nhỏ, sau khi tính toán tải trọng và so sánh thì thấy tải trọng trên sàn vệ sinh xấp

xỉ tải trọng trên sàn phòng khách, bếp, phòng ăn Mặt khác việc khai báo sàn vệ sinhriêng sẽ làm tăng khối lượng công việc một cách không cần thiết Vì vậy chạy nội lựcbằng Etabs ta sẽ coi sàn vệ sinh trong căn hộ như những sàn phòng khác Tải trọng tínhtoán của sàn vệ sinh ở bảng trên là lấy theo giá trị lớn nhất của sàn vệ sinh ở các tầng từ

1 – 4

Khi gán tải trọng vào phần mềm tính kết cấu Etabs thì tải trọng bản thân bản bêtông sẽ do chương trình tự tính Vì vậy, ta chỉ cần khai báo tải trọng phụ thêm, tải trọng tường phân bố đều và hoạt tải sự dụng trên sàn.

Để tiện tính toán lập bảng cụ thể như sau:

Tải trọng đơn vị

Tên sàn Loại tải trọng Tải trọng tiêu

chuẩn (daN/m2)

hệ số vượt tải

tải trọng tính toán(daN/m2)

2.Tính toán trọng lượng tường gạch phân bố trên dầm: Trọng lượng tường phân bố

đều trên chiều dài tường Để thiên về an toàn trọng lượng này tính cho cả tường khôngtrừ đi lỗ cửa

Trọng lượng bản thân tường : gi = niihi

Bảng tĩnh tải tườngĐối với tường 220

Tầng Các lớp

tường

dày (m) cao(m)

(daN/

m3)

Gtc (daN/m) n

Gtt (daN/m)

Tổng (daN/m)

Gạch xây 0.22 2.8 1800 1108.8 1.1 1220

1416 Vữa trát 0.03 2.8 1800 151.2 1.3 197

Đối với tường 110

Tầng Các lớp

tường

dày (m) cao(m)

 (daN/m3)

Gtc (daN/m) n

Gtt (daN/m)

Tổng (daN/m)

Vữa trát 0.03 4.2 1800 226.8 1.3 295

2.3.4 Gạch xây 0.11 3.15 1800 623.7 1.1 686 907

Vữa trát 0.03 3.15 1800 170.1 1.3 221

Vữa trát 0.03 2.05 1800 110.7 1.3 144 tầng 4 đến

Tường

tum

Gạch xây 0.11 1.35 1800 267.3 1.1 294

388.77 Vữa trát 0.03 1.35 1800 72.9 1.3 94.77

3 Tính trọng lượng bản thân dầm, cột, vách, lõi

Bảng tính trọng lượng dầm

Loạidầm

Tiết diện (m) 

(daN/m3)

Gtc(daN/m) n

Gtt(daN/m)

m3) (daN/m) (daN/m)

cạnh cộtvuông(m)

chiều caocột (m)

lõi

Diệntích tiếtdiện(m2)

Chiềucaovách

(daN/m3)

Gtc

Gtt(daN)

4 Nước trong bể (bể đầy):

Tổng cộng: 109129 120911Khối lượng bể nước và được quy về tải trọng tập trung tại các nút cứng:

Tải trọng tập trung tại các nút cứng là

gtc=109129/4 = 27282 (daN) ; gtt= 120911/ 4= 30228(daN/m)

Tải trọng mái tum được quy về dạng phân bố trên dầm có dạng tam giác:

Giá trị lớn nhất tại đỉnh tam giác là:

gtt =386.1 x 3.6 : cos 300 = 1605(daN/m)

ptt =98 x 3.6 : cos 300 = 407.4(daN/m)

5 Xác định tải trọng gió tác dụng lên công trình

Tải trọng gió xác định theo tiêu chuẩn 2737-1995 “Tải trọng và tác động – Tiêuchuẩn thiết kế” Công trình có chiều cao lớn hơn 40m nờn phải tớnh toỏn cả thành phần giúđộng

Trong đó :  là hệ số tin cậy của tải trọng gió  = 1.2

- W0: Giá trị áp lực tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió Theo TCVN2737-1995 khu vực Quỳnh Lưu thuộc vùng gió III-B có W0=125daN/m2

- k: hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địahình, hệ số k tra theo bảng 5 TCVN2737 -1995, địa hình dạng B

- c: Hệ số khi động, lấy theo chỉ dẫn bảng 6 TCVN 2737-1995, phụ thuộc hình khốicông trình và hình dạng bề mặt đón gió là c = 0.8 và với mặt hút gió là c=0.6 Áp lựcgió thay đổi theo độ cao của công trình theo hệ số k Để đơn giản trong tính toán, trongkhoảng mỗi tầng ta coi áp lực gió là phân bố đều, hệ số k lấy gió trị ứng với độ cao củatầng Giá trị hệ số k và áp lực gió phân bố từng tầng được tính như trong bảng

Tải trọng gió tĩnh được quy về lực phân bố đều trên các mức sàn theo diện chịu tảicho mỗi sàn là một nửa chiều cao của tầng trờn và dưới sàn

W h W h

Trong đó : hi, và hi+1 là chiều cao tầng dưới và trên sàn đang xét

- Wi , Wi+1 là tổng cộng phía gió đẩy và gió hút tại tầng thứ i và i+1

Tải trọng gió được quy về lực tập trung gán vào tâm hình học của công trình Côngthức xác định tổng tải trọng gió tính toán theo phương trục X (phương ngang nhà), trục

Y (phương dọc nhà) của công trình là:

Trong đó :  là hệ số tin cậy của tải trọng gió  = 1.2

- BX : Bề mặt đón gió theo phương ngang nhà: BX = 23 m

- BY : Bề rộng đón gió theo phương dọc nhà: BY =52.6 m

Kết quả tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió được lập theo bảng Trong đó độ cao để tính toán hệ số k xác định theo cốt mặt sân cách cốt +0.00 là -1.05m

Bảng tính toán tải trọng gió tĩnh

Fy (daN) Wđẩy

(daN/m2)

W hút (daN/m2)

Wtang (daN/m2)

mà qua đó cho phép kể đến hay không kể đến ảnh hưởng của lực quán tính tới thànhphần gió động Với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích kết cấu ETABS, sự dụng sơ đồtính toán khung không gian để xác định dao động riêng của công trình Đồng thời qua

đó xác định các thông số cần thiết khác cho tính toán gió động như khối lượng các tầng

Mj (ở tầng thứ j), khối lượng hữu hiệu các tầng tham gia dao động riêng theo cácphương…

- Xác định giá trị giới hạn tần số dao động riêng giới hạn của công trình (F L ): Giá trị

dao động của tần số FL cho phép không cần tính lực quán tính phát sinh khi công trìnhdao động riêng tương ứng, xác định theo bảng 9 (TCXD 3737 -1995) phụ thuộc vào giátrị  của dao động Với công trình bêtông cốt thép thì  = 0.3 Công trình ở vùng gió IIItra bảng 9 thì fL =1.6

- Các bước xác định tần số dao động riêng của công trình bằng ETABS V9.7.1

+ Thiết lập sơ đồ hình học không gian mô phỏng công trình thực tế: Các cột và dầmđược khai báo là các phần tử Frame, các vách được khai báo là các phần tử wall, các ôsàn được khai báo là các phần tử slabs

+ Chia nhỏ các phần tử tường (Mesh Area…) Chia nhỏ phần tử sàn (Area Object MeshOptions…)

+ Định nghĩa các trường hợp tải trọng (Load cases) gồm tĩnh tải (DEAD) và Hoạt tải(LIVE), tiến hành gán các tải trọng tương ứng với từng trường hợp tải này cho các tầng.+ Khai báo sàn tuyệt đối cứng (Diaphragms)

+ Khai báo tải trọng tham gia quá trình phân tích dao động (Define Mass source) + Khái báo bậc tự do cho kết cấu (Set Analysis Options…) và thiết lập các thông sốphân tích dao động (Dynamic Analysis Parameters…)

+ Chạy chương trình (Run Analysis)

b.1 Kết quả tính toán được thống kế thành các bảng số liệu bao gồm:

Mode Period Frequence

5 0.547 1.828 Bậc hai theo phương Y

6 0.484 2.065 Bậc hai theo phương Y

7 0.300 3.335 Bậc hai theo phương X

8 0.257 3.886 Bậc hai theo phương Y

9 0.225 4.444 Bậc hai theo phương Y

10 0.174 5.750 Bậc hai theo phương X

11 0.150 6.657 Bậc hai theo phương Y

12 0.131 7.613 Bậc hai theo phương Y

- Căn cứ vào tần số và chu kỳ dao động ta thấy có 4 Mode có tần số dao động nhỏ hơntần số giới hạn fL là Mode 1, 2, 3, 4 Trong đó Mode 3 xoắn theo phương Oz và Mode 4dao động theo phương trình bậc 2 nên không tính đến

(Hình ảnh dao động của công trình xuất từ Etabs đính kèm thuyết minh)

Theo điều 6.13.3 TCVN 2737 – 1995 ta có giá tri tiêu chuẩn thành phần động củagió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

Mj - Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

i - Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, xác định phụ thuộc vào thông số ivà

độ giảm lôga của dao động = 0,3 (công trình BTCT) 

0

Wo - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn của vùng, ở đây Wo = 125 kG/m2

fi - Tần số của dạng dao động riêng thứ i (Hz)

yij: dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng vớidạng dao động riêng thứ i, không thứ nguyên

.

r

Fj ij j

j ij j

Fj j i j

W W  S  Trong đó:

S j: diện tích mặt đón gió ứng với phần thứ j của công trình

: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió phụ thuộc vào tham số  và  và dạng dao động tra bảng 4, bảng 5 TCXD 229-1999

Gió theo phương X lấy trong mặt phẳng tọa độ cơ bản YOZ có:

 = H = 60.55m,  = 0,4L = 0.4 x 23 = 9.2 m, tra bảng có x = 0.743

Gió theo phương Y lấy trong mặt phẳng tọa độ cơ bản XOZ có:

 = H = 60.55m,  = D = 52.6m, tra bảng có y = 0.626Với kết quả đã tính ở gió tĩnh ta có:

Kết quả tính toán được lập thành bảng đính kèm phụ lục Trong thuyết minh chỉ trình

bày bảng kết quả tải trọng gió cuối cùng

Trong đó: yij : dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với

TANG2 18213.93 3679.41 218.933TANG3 17596.66 5529.74 231.264TANG4 18587.77 6986.01 255.738TANGKT 16267.20 7757.99 240.252

TANG5 15912.92 10249.64 261.626TANG6 18553.00 10996.98 295.500TANG7 19031.17 11750.45 307.816TANG8 19453.55 12293.77 317.473TANG9 19804.21 12729.09 325.333TANG10 20122.99 12906.93 330.299TANG11 20433.80 13254.49 336.883TANG12 20752.58 13136.58 338.892TANG13 21063.39 13208.15 342.715TANG14 21342.32 13144.41 344.867TANG15 21581.41 12940.26 345.217APMAI 25832.77 12681.25 385.140TANGTUM 14986.28 7875.16 228.614MAI TUM 14986.28 1921.63 169.079

Tổng tải trọng gió theo phương XStory Fx (daN) Wp

(daN)

Tĩnh +Động(kN)

TANG3 40243 10953.94 511.967TANG4 42509 12915.76 554.252TANGKT 37202 13970.87 511.732TANG5 36392 18047.06 544.392TANG6 42430 20463.23 628.931TANG7 43523 21529.82 650.533TANG8 44489 22798.30 672.877TANG9 45291 23813.60 691.050TANG10 46020 24714.69 707.351TANG11 46731 25470.90 722.021TANG12 47460 25661.14 731.214TANG13 48171 25828.68 739.997TANG14 48809 25724.33 745.333TANG15 49356 25632.68 749.884APMAI 59078 25396.40 844.748TANGTUM 34273 15931.89 502.049MAI TUM 34273 3885.89 381.589

C XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TOÀN HỆ KHÔNG GIAN VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG NGANG

I Xác định nội lực hệ không gian.

1. Phân tích, lựa chọn phương pháp xác định nội lực cho hệ không gian,

Với đặc điểm là công trình nhà cao tầng, chịu gió động Mặt khác để công trình làm

việc gần giống với mô hình ngoài thực tế và sự cho phép khả năng tính toán của chươngtrình ETABS nên ta tính toán nội lực theo sơ đồ không gian

Số liệu đưa vào phần mền tính toán:

- Tạo mô hình kết cấu của công trình

- Khai báo đặc trưng của các vật liệu dùng để thiết kế công trình : bê tông cấp độ bềnB25

- Khai báo kích thước các loại cấu kiện của công trình: Cột, dầm - Phần tử Frame(C90x90, C80x80, C70x70, C60x 60, D30x 70, D22x45, D22x30 Sàn, vách, lõi thangmáy - Phần tử Slab/Wall (SAN 15, SAN 12, VACH 30)

- Gán đặc trưng hình học cho các phần tử Cột, Dầm, Sàn, Vách cứng, Lõi thang máy,

- Gán các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình (Tĩnh tải, hoạt tải, gió động)

- Gán điều kiện biên, chia phần tử vách, sàn, khai báo sàn tuyệt đối cứng, bậc tự do củacông trình Sau khi đã khai báo đầy đủ các số liệu thì thực hiện tính toán Sau khichương trình tính toán xong ta lấy kết quả những trường hợp cần thiết…

2 Tiến hành xác định nội lực cho khung K3

Sự dụng phần mềm Etabs 9.7.1 để xác định nội lực cho khung

(Kết quả nội lực xem bảng phụ lục)

c b

D2-KT D2-5 D2-8 D2-9 D2-12 D2-13 D2-APMAI D2-MAI

(V13, V12, V11)

II Tổ hợp nội lực tìm nội lực nguy hiểm.

1 Nguyên tắc tổ hợp.

a Nguyên tắc chung:

- Tổ hợp nội lực bao gồm tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2, ngoài ra nếu kể đến tảitrọng đặc biệt thì cần phải thành lập tổ hợp đặc biệt

- Tổ hợp cơ bản một bao gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do một hoạt tải

- Tổ hợp cơ bản hai bao gồm nội lực do tĩnh tải, nội lực do hoạt tải và nội lực do mộttrong các tải trọng gió Trong tổ hợp nếu đã có gió trái thì không tổ hợp gió phải nữa vàngược lại

- Tổ hợp nội lực cơ bản có từ hai hoạt tải trở lên thì hoạt tải phải nhân với hệ số tổhợp:

+ Đối với tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn thì nhân với hệ

số tổ hợp là 0.9

+ Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải trọng tạm thời ngắn hạnlên nội lực, chuyển vị trong các kết cấu và nền móng thì nội lực do tải trọng có ảnhhưởng lớn nhất không giảm, nội lực thứ hai nhân với hệ số 0.8 Các trường hợp còn lạinhân với với hệ số 0.6

Việc tổ hợp nội lực được tiến hành đối với tất cả cột, vách, dầm khung K3, lập thànhbảng và đính vào phụ lục.

(Bảng tổ hợp nội lực dầm, vách, cột khung K3 xem bảng phụ lục)

D THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN CỦA KHUNG VÀ SÀN, CẦU THANG BỘ

I Thiết kế khung ngang trục 3 (K3)

+ Hàm lượng cốt thép nhỏ nhất trong cấu kiện chịu uốn là: min 0.05%

* Dự kiến cốt thép dầm sẽ thay đổi trong phạm vi 3 tầng, tính toán cho tầng trên và bốtrí cho các tầng dưới

* Đối với vách dạng cột tính toán tại mặt móng và bố trí theo toàn chiều cao vách

Cốt thép của các cấu kiện dầm, cột, vách được tính toán cụ thể ở phần phụ lục Trongthuyết minh chỉ tính toán cụ thể đối với một loại cấu kiện điển hình

Tầng mái (sàn Tum)

a Thiết kế cấu kiện dầm tầng 1, 2, 3, 4, KT

Dựa vào bảng tôt hợp để so sánh nội lực các dầm của tầng 1, 2, 3, 4, KT ta thấy rằngnội lực tầng 4 là lớn nhất Vì vậy, ta sẽ tính toán cốt thép cho dầm tầng 4 và bố trí chocác tầng còn lại

Dầm tầng 4 gồm có dầm 2 dầm D2-3 (phần tử B44, B46) và dầm D2-3(phần tử B45).Trong đó nội lực dầm D2-3 (Phần tử B44 – Trục A –B) có nội lực lớn hơn dầm phần tửB46 Vì vậy, ta tiến hành tính toán đối với dầm D2-3 (Phần tử B44), các dầm còn lạitính toán tương tự và lập bảng thống kê

Nội lực dầm xuất ra tại 3 tiết diện, trên cơ sở bảng tổ hợp ta chọn ra cặp nội lực nguyhiểm nhất tại từng tiết diện để tính toán thép Tại gối có xuất hiện mômen dương tacũng xét với cặp nội lực nguy hiểm để tính toán cốt thép dương cho gối

Bảng nội lực nguy hiểm của phần tử dầm D2-3 (trục A-B)

Cấu kiệnPhần tử

Mặtcắt

Nội lực Tiết diện

(kN) b (cm) h (cm)

B2-3B44

 Tính cốt dọc chịu mômen âm.

Tính với tiết diện chữ nhật b xh =30x70 cm

Giả thiết: khoảng các từ trọng tâm cốt thép chịu mô men âm đến mép ngoài của dầm

là a = 6cm Chiều cao làm việc của dầm là: h0 = 700 -60 = 640 mm

*Tiết diện chịu Momen âm lớn nhất: Mặt cắt I - I

- Chọn thép 325+220, có AS =21.01 (cm2)

* Tính đoạn neo cốt thép (cốt chịu kéo trong vùng chịu nén)

Độ dài đoạn neo cốt thép là:

(Đối với bêtông hạt nhỏ thì đoạn lneo tăng thêm 10d đối với cốt chịu kéo)

Và không nhỏ hơn 200mm và an.d với cốt thép AII, bêtông B25 tra bảng 8.13 (chỉ dẫntính toán theo TCVN 356-2005) ta có an =18  an.d = 18 x 25 = 450 mm

Vậy chọn chiều dài đoạn neo Lan = 700mm

 Tính cốt dọc chịu mô men dương

* Tiết diện giữa nhịp: Cặp nội lực nguy hiểm: M=73.91(kN.m); Q = 76.47 (kN)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với hf’ =15cm

* Tiết diện hai đầu dầm : Hai đầu dầm xuất hiện mô men dương nên phải tính toán để

bố trí thép Việc tính toán cốt thép dọc tiến hành như đối với tiết diện giữa dầm Diệntích cốt thép tính toán được là: As = 8.05 cm2,  = 0.35%  Chọn cốt thép 2  22+1 20

có As =10.740 cm2

Hàm lượng cốt thép chọn  = 0.511% (min = 0.05% <<max = 3.01%)

- Tính đoạn neo cốt thép (neo cốt thép chịu kéo )

Độ dài đoạn neo cốt thép là:

(Đối với bêtông hạt nhỏ thì đoạn lneo tăng thêm 10d đối với cốt chịu kéo)

Và không nhỏ hơn 200mm và an.d với cốt thép AII, bêtông B25 tra bảng 8.13 (chỉ dẫntính toán theo TCVN 356-2005) ta có an =18  an.d = 18 x 22 = 396 mm

Vậy chọn chiều dài đoạn neo Lan = 700mm

 Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

- Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên: n = 0

b Thiết kế cấu kiện dầm tầng 10.

Dầm tầng 10 có 2 dầm D2-10 và dầm giữa D6-10 Việc tính toán cốt thép tiến hànhtương tự như đối với dầm tầng 3 Riêng với dầm D2-10 sau khi tính toán xong cốt thépdọc thì tiến hành tính toán cốt treo tại vị trí dầm phụ đặt lên dầm chính

(Cốt thép dọc cho dầm được tính tương tự các dầm tầng 4 và đính kèm phụ lục tính toán)

 Tính toán cốt treo

Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính phải bố trí cố đai gia cường để chịu lực giật đứt

P, tránh sự phá hoại cục bộ Dùng cốt treo dưới dạng cốt thép đai, tổng diện tích cốt

thép treo ở cả 2 bên là : 1

sw sw

P A R



Trong đó :

Rsw: cường độ tính toán chịu kéo của cốt thép

P1: lực tập trung truyền từ dầm phụ vào dầm chính

Số cốt treo cần thiết:

sw sw

A m

P: hoạt tải tập trung từ dầm phụ truyền vào

G: tĩnh tải tập trung từ dầm phụ truyền vào

P và G có thể xác định bằng cách xem giá trị lực cắt của của thành phần tĩnh tải và hoạt tải của dầm phụ truyền lên dầm khung

Tính cho dầm phụ D19-10 (giữa trục A-B) có: P= 3.01và G= 9.36kN

P1= 3.01+9.36= 12.37 kN= 1237 daN

21237

0.711750

c Kiểm tra bền đối với dầm chịu uốn xoắn (dầm nhịp giữa)

Dựa vào bảng tôt hợp để so sánh nội lực các dầm của tầng 1, 2, 3, 4, KT ta thấy rằngnội lực tầng 4 là lớn nhất Vì vậy, ta sẽ tính toán cốt thép cho dầm tầng 4 và bố trí chocác tầng còn lại

Dầm D6-2 có bản liên kết một phía vì vậy tiến hành tính toán cốt thép dọc như dầmchịu uốn xoắn

 Cơ sở và quy trình tính toán.

Việc tính toán đối với dầm chịu uốn xoắn theo hướng dẫn thiết kế theo TCVN356 –2005.

Tiết diện không gian được tính toán từ điều kiện cân bằng các mômen do tất cả cácngoại lực và nội lực trong mặt phẳng vuông góc với đường giới hạn vùng chịu nén củatiết diện đó đối với trục vuông góc với mặt phẳng này và đi qua điểm đặt hợp lực trongvùng chịu nén

Mô men xoắn phần lớn do cốt thép ngang chịu, còn mômen uốn do cốt thép dọc chịuCốt thép ngang phải kín nếu không sẽ xảy ra tuột đầu

* Khi tính toán tiết diện không gian, các nội lực được xác định giữa trên giả thiết sau:

- Bỏ qua khả năng chịu kéo của bêtông

- Vùng chịu nén của tiết diện không gian được coi là phẳng, nằm nghiêng một góc  vớitrục dọc cấu kiện, khả năng chịu nén của bêtông lấy bằng Rbsin2, phân bố đều trênvùng chịu nén

- ứng suất kéo trong cốt thép dọc và cốt thép ngang cắt qua vùng chịu kéo của tiết diệnkhông giang đang xét lấy bằng cường độ tính toán Rs và Rsw

- ứng suất của cốt thép nằn trong vùng chịu nén lấy bằng Rsc đối với cốt thép thường

 Quy trình tính toán:

Ta tiến hành tính toán cốt thép cho dầm như cấu kiện chịu uốn sau đó tăng diện tíchthép tính được lên 1,3 1,5 lần để bố trí cho dầm Sau khi đã bố trí cốt thép ta tiến hànhkiểm tra bền cho dầm như cấu kiện chịu uốn xoắn

Đối với tiết diện hai đầu dầm ta tính kiểm tra theo sơ đồ 1, tiết diện giữa dầm tínhtoán theo sơ đồ 3 (Theo tiêu chuẩn TCVN356-2005)

Mômen xoắn lấy bằng mômen tại mép sàn liên kết với dầm do khi khai báo chạy nộilực phía ô trống cầu thang được quy đổi tải về mặt bằng và gán tải trọng lên như một ôsàn (Đã được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn)

 Nội lực tính toán và bố trí thép tại các tiết diện dầm.

Cấu kiện

Phần tử

Mặtcắt

(kN) b (cm) h (cm)

Thép chịunén

Thép chịukéo

III-III -26.775 17.06 30 70 32d25+2d20

A’s =21cm2

2d22A’s=7.6cm2

Mô men xoắn lấy giá trị tại mép bản S3-2 liên kết một phía với dầm: Do ô bản S3-2

có kích thước và nhịp tính toán giống với ô bản S8 ở tầng điển hình nên ta lấy nội lực tại mép của ô bản S8 Mô men lớn nhất tại mép của ô bản S8 cạnh liên kết với dầm D6-

2 là:Mt =MA1 = 1157.2(daN.cm) vị trí tại tiết diện giữa dầm

Vì vậy ta sẽ tiến hành tính toán kiểm tra đối với tiết diện giữa dầm.

Tại tiết diện giữa dầm có: M =11.158(kN.m)

Cốt thép được bố trí như hình vẽ: As =7.63 cm2, A’s=7.63cm2

 Tiến hành kiểm tra.

Số liệu: Tiết diện dầm bxh =30x70 cm, a=5cm, h0 =65 cm

Bê tông B25 có: Rb = 14.5 Mpa

Cốt thép dọc chịu lực: AII, Rs = Rsc =280 Mpa

Cốt thép đai 2 nhánh khoảng cách s =20cm: Đường kính  8 có Rsw =175Mpa, Asw

= 2x0.503=1.006cm2

Mômen uốn M =11.158 kN.m, mô men xoắn Mt =1157.2 daN.cm =0.1157 kNm

* Tính toán chiều cao vùng nén x và mômen uốn lớn nhất mà tiết diện có thể chịu được

R A a

Vậy tiết diện dầm thỏa mãn điều kiện hạn chế ứng suất nén chính

* Kiểm tra điều kiện cường độ theo tiết diện vênh:

 Với c là hình chiếu của cạnh chịu nén lên phương trục dầm.

* Để tính được Mgh thì phải tính được c sao cho Mgh có giá trị nhỏ nhất Vì vậy, tađạo hàm biểu thức Mgh và cho bằng 0 để tính c

2 2

1'

2 2

Do tiết diện cột chịu lực tập trung N và mômen theo cả hai phương Mx và My nên tính toán cốt thép cột bêtông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo phương pháp gần đúng của GS Nguyễn Đình Cống Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trườnghợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương ứng để tính cốt thép Nguyên tắccủa phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn thiết kế của nước Anh BS: 8118

và của Mỹ ACI: 318 dựa vào nguyên tắc đó để lập ra công thức và điều kiện tính toán phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam TCVN356:2005

a. Quy trình tính toán.

Nén lệch tâm xiên là trường hợp nén lệch tâm mà mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện Thực tế thường gặp đối với tiết diện chữ nhật Tiết diện tròn không có trường hợp nén lệch tâm xiên

- Gọi 2 trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox

M

Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên

Mô men uốn M có thể phân thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳng chứatrục Ox và Oy là Mx và My (như hình vẽ)

 Công thức gần đúng tính toán cấu kiện BTCT chịu nén lệch tâm xiên.

Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy, điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là :