ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG THIẾT KẾ CHUNG CƯ A4 PHAN XÍCH LONG

PHẦN I : GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT PHẦN II : TÍNH SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH PHẦN III: TÍNH CẦU THANG – HỒ NƯỚC MÁI PHẦN IV: TÍNH DẦM DỌC PHẦN V : TÍNH KHUNG PHẲNG PHẦN VI: TÍNH MÓNG... v Công trì

PHẦN I : GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT

PHẦN II : TÍNH SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

PHẦN III: TÍNH CẦU THANG – HỒ NƯỚC MÁI PHẦN IV: TÍNH DẦM DỌC

PHẦN V : TÍNH KHUNG PHẲNG

PHẦN VI: TÍNH MÓNG

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

2 Kết cấu bê tông cốt thép _ Ngô Thế Phong ,Nguyễn Đình Cống

3 Nền và móng _ Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt

4 Hướng dẫn đồ án NỀN và MÓNG _ Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng

5 Một số vấn đề tính toán thiết kế ø thi công các công trình

nhà nhiều tầng _ Hoàng Văn Tân

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã chân tình hướng dẫn - giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại Trường Đặc biệt các Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Bộ Môn công trình đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức quý giá cho em

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã 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 NGUYỄN QUỐC THÔNG : Giáo viên hướng dẫn chính

Thầy HOÀNG VĂN TÂN : Giáo viên hướng dẫn nền móng Sau cùng tôi xin cảm ơn người thân, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó và cùng học tập, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Chân thành cảm ơn Sinh viên BÙI VĂN LUẬN

PHẦN I

TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

A VỊ TRÍ VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÔNG TRÌNH :

v Công trình được xây tại khu quy hoạch dân phường 2 & 7 quận Phú Nhuận

v Công trính được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu về nhà ở cho nhân dân trong và ngoài thành phố

B ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH :

v Công trình gồm một tầng trệt và 9 tầng lầu

v Công trình có tất cả ba hồ nước mái được đặt trên tầng mái, máy bơm sẽ đưa nước từ dưới lên ba bể nước này, nước từ mỗi hồ nước mái này sẽ dành một nửa cung cấp nước sinh hoạt cho các căn hộ, một nửa mỗi hồ dành cho việc phòng hoả

v Hệ thống giao thông công trình : gồm có ba thang bộ và ba thang máy, phục vụ cho việc đi lại của các thành viên trong các căn hộ

v Hệ thống điện, điện thoại được đưa tới tất cả các căn hộ

v Công trình nằm trong một khu qui hoạch dân cư với nhiều chung cư, vấn đề thiết kế và qui hoạch kiến trúc của công trình cũng được quan tâm

v Một số các thông số về kích thước của công trình :

• Tổng chiều cao công trình là 35m ( tính từ mặt đất )

• Tổng chiều dài công trình là 61,2m, tổng chiều rộng là 20,8m

• Tầng trệt cao 4,5m Tầng này bao gồm : phía trước là các căn hộ và phía sau là bãi để xe, trạm bơm, trạm điện, phòng bảo vệ, nhà kho

• Các tầng lầu cao 3m, bao gồm các căn hộ

• Phần mái che được lợp bằng tôn

Công trình là chung cư, ta chọn chiều dày sàn tất cả các phòng là 10 cm

Tải tác động lên sàn điển hình là tải phân bố đều do các lớp cấu tạo sàn :

G tt =∑ h i γ i.n

Với h i : chiều dày các lớp cấu tạo sàn;

γ i :khối lượng riêng;

n : hệ số tin cậy

Kết quả tính được trình bày thành bảng sau :

Bảng 1 : Phòng ngũ, phòng khách, bếp, ban công

Bảng 2 : Phòng vệ sinh

2/ Hoạt tải:

Giá trị hoạt tải sử dụng và hệ số tin cậy được lấy theo TCVN 2737 – 1995

Bảng 3 : Hoạt tải tác dụng

150

150

200

1,2 1,2 1,2

180

180

240

II/ SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN :

Chiều dày bản sàn: 10cm Dầm phụ sơ bộ chọn kích thước 20×35cm Dầm chính sơ bộ chọn kích thước 25×40cm (ứng với nhịp 4,2m và 4,0 m); 25×50cm (ứng với nhịp 6m)

Hệ dầm được bố trí như hình vẽ Bản được xem như ngàm lên dầm khung, dầm phụ Có một số ô được xem là kê lên dầm môi

III/ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG BẢN:

3.1/ Tính Bản Kê Bốn Cạnh:

- Bản được tính theo sơ đồ đàn

hồi bằng cách tra bảng, bản sàn được

xem như là bản liên tục

- Căn cứ vào tỷ số α = l2 / l1 < 2 ta

tra các hệ số

- Các ký hiệu:

Tĩnh tải : g

Hoạt tải : p

Cạnh dài : l2

Cạnh ngắn: l1

- Tải trọng toàn phần tính toán tác

dụng lên sàn :

P' = q'× l1 × l2 =

2

p× l1 × l2 P" = q"× l1 × l2 = (g+

MII

MI = - k91× P

MII = - k92× P

Các hệ số m11, m12 , m91, m92, k91, k92 được tra bảng, phụ thuột vào loại ô bản

3.2/ Tính Sàn Bản Dầm :

Ô bản sàn được tính theo loại bản dầm khi α = l2 / l1≥ 2 Tính theo từng ô riêng biệt chịu tải trọng toàn phần theo sơ đồ đàn hồi Cắt 1 dải bề rộng 1m theo phương ngắn để tính nội lực theo sơ đồ dầm liên kết ở 2 đầu và tùy vào sơ đồ làm việc mà có thể là hai đầu ngàm, đầu ngàm đầu khớp

Tải trọng toàn phần :

Bảng 4 : Kết quả nội lực

- Cốt thép sàn AI⇒ Ra = 2300 (kg/cm2)

- Tính bản như cấu kiện chịu uốn , tiết diện b×h = 100×10cm

M1 MI

R bh n α

- Để tránh phá hoại giòn nên phải bảo đảm µ =

o

abh

F100

≥ µmin Theo TCVN µmin = 0,05%, thường lấy µmin = 0,1% Hợp lý nhất khi µ = 0,3%

÷ 0,9% đối với sàn.[Sàn BTCT toàn khối Trường Đại Học Xây Dựng

GS PTS Nguyễn Đình Cống NXB KHKT Hà Nội 1996]

Bảng 5 : Kết quả cốt thép

PHẦN III:

TÍNH CẦU THANG – HỒ NƯỚC MÁI

A/ Tính toán cầu thang :

1/ Tỉnh tải :

- Sơ bộ chọn chiều dày bản cầu thang là : h = 12 cm ( γ = 2500 kg/m3)

- Lớp vữa trát dày 1,5 cm (γ = 1800 kg/m3 )

- Lớp vữa lót dày 2 cm (γ = 1800 kg/m3 )

- Lớp gạch bông dày 2 cm (γ = 1800 kg/m3 )

- Chọn bậc thang có kích thước như hình vẽ :

STT Thành phần cấu tạo hi ( m ) γI ( kg/m3 ) HSVT n gI (kg/m2 )

Tải trọng do bậc thang : gI = ( 0,5.0,15.0,3.1600.1,2 )/0,3 = 144 kg/m2

⇒ Tải trọng tính toán trên 1 m dài cầu thang sẽ là :

Ta chọn sơ đồ tính như hình vẽ : xem bản cầu thang như 1 dầm gãy đơn giản

5256105844

2

5,2)

5,22

5,1(5,1)5

,

1

(

2 1 5

×

×+

=

Q5/1,5=561kg/m q1=1610kg/m

Q4=3960kg Q3=3502kg

M m a x = 3 ,6 4 T M

Mmax=0,84Tm

Từ các sơ đồ tải trọng như trên , ta giải tìm nội lực như sau :

• Với sơ đồ thứ nhất ta có Mmax1 = Q5 (0,75 + 0,5) – q2 0,52/2 = 841.1,25 – 1682.0,52/2 =

841 (kgm) ≈ 0,84 TM

• Với sơ đồ thứ hai : Mô men lớn nhất xuất hiện tại vị trí x = Q1 /q2 = 3502/1682 = 2,08 m

⇒ Mmax2 = 3502.2,08 – 1682.2,082/2 = 3638 (kgm) ≈ 3,64 Tm

• Với sơ đồ thứ ba : tương tự như sơ đồ hai ta có Mmax3 = 3,64 Tm

III/ Tính cốt thép :

• Vật liệu : Chọn bê tông mac 300 ( Rn = 130 kg/cm2 ) ; cốt thép AII (Ra = 2800kg/cm2)

1 − − = − − × =

=

044,0043,021121

IV/ Tính dầm gãy :

1/ Sơ đồ tính :

2/ Tải trọng :

Chọn kích thướt dầm là 20× 30cm ⇒

• Trọng lượng bản thân dầm là

gd = 0,2.0,3.2500.1,1 = 165 kg/m ;

Chỗ đoạn cong : g’d = 165/cosα = 165/cos26,660 = 185 kg/m

• Trọng lượng tường xây trên dầm là : gt = 1600.0,2.1,75.1,2 = 672 kg/m

• Tải do cầu thang truyền lên dầm gãy là : Q2 /1,5 = 3960/1,5 = 2640 kg/m

• Tổng tải trọng truyền lên dầm là :

q3 = gd + gt + 2640 = 165 + 672 +2640 = 3477 kg/m

q4 = g’d + gt = 165 + 672 = 837 kg/m

3/Nội lực :

Ta dùng chươnh trình SAP2000 để giải dầm này Kết quả như sau :

• Phản lực tại các gối tựa là : V1 = V2 = 3477.1,5 + 837.0,5 = 5680 kg

• Mômen lớn nhất xuất hiện tại gối là : Mmax1 = 3430 kgm = 3,43 Tm

• Mômen xuất hiện tại nhịp là : Mmax2 = 1180 kgm = 1,18 Tm

• Lực cắt lớn nhất Qmax = V1 = 5,68 T

Qmax < K0Rnbh0 = 0,35.130.20.26 = 29575 kg ⇒ Không cần tính cốt đai, bố trí theo cấu tạo

4,0m

• Tại nhịp ta có : Mmax2 =1,18 Tm ; nội lực nhỏ ⇒ chọn 2φ16 để bố trí

B/ TÍNH HỒ NƯỚC MÁI :

I / Tính đáy hồ và nắp hồ:

⇒ Tổng tải trọng tác động lên đáy hồ là : q = 413 + 2400 = 2813 kg/m2 = 2,81 T/m2

• Chọn chiều dày nắp là 8cm ⇒ gbt = n.h.γbt 1,1.0,08.2500 = 220 kg/m2 ;

hoạt tải trên nắp hồø :

p = n.H.γn = 1,2.150 = 180 kg/m2

⇒ Tổng tải trọng tác động lên nắp hồ là : q = 220 + 180 = 400 kg/m2 = 0,4 T/m2 2/ Nội lực : Bản đáy có 2 ô Bản đáy có kích thướt L1× L2 =3m.4m ⇒ là loại bản kê 4 cạnh, thuộc loại ô bản số 9

Mmax2=1,18TM

Mmax1=3,48TM Mmax1=3,48TM

22 , 0 195 , 0 2 1 1 2

1

1 − − × = − − × =

α

Ta tìm nội lực bằng cách tra bảng các hệ số :

3/ Tính cốt thép : Chọn vật liệu là : Bêtông mac 300 (Rn = 130 kg/cm2 ) , cốt thép A1

* Bản nắp hồ :

Bản nắp chịu tải trọng nhỏ nên nội lực nhỏ Ta bố trí thép theo cấu tạo:

φ 6 a200 là được

II/ TÍNH THÀNH HỒ :

1 / Tải trọng : Thành hồ chịu tải trọng là áp lực ngang của nước ,có giá trị lớn nhất là :

q = nγn h = 1,2.1000.2,0 = 2400 kg/m2 = 2,4 T/m2 Chọn chiều dày thành hồ là h = 10 cm ⇒ h0 = 10 – 2 = 8 cm

2/ Nội lực : Bể thuộc loại bể thấp ( H = 2m < 2a = 2.4m = 8m ; a < 3b = 9m ).Ta dùng

SAP2000 để tìm nội lực của thành bể kết quả nội lực như sau :

2.1 / Thành bên : a = 4m ; H= 2m ( 3 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn )

M1 = 0,26 Tm ; M2 = 0,10 Tm ; MI = 0,58 Tm ; MII = 0,35 Tm 2.2/ Thành trước của hồ :

a = 3m ; H = 2m ( 3 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn )

1 − −

=

α

Bảng chọn thép thành bên của hồ

SƠ ĐỒ TÍNH THÀNH TRƯỚC CỦA BỂ

Chọn kích thướt dầm là 25× 40cm ⇒

• Trọng lượng bản thân dầm là :

gd = 0,25.0,4.2500.1,1 = 275 kg/m

• Trọng lượng vách ngăn trên dầm là : gt = 2500.0,12.2,0.1,2 = 720 kg/m

• Tải từ sàn truyền lên dầm là : Theo sơ đồ truyền tải ta có q1 = 2813.3.0,76

b/Nội lực và tính cốt thép:

• Mômen lớn nhất xuất hiện tại nhịp là : Mmax1 = ql2/8 = 14,7 Tm

• Lực cắt lớn nhất Qmax = V1 = 14,7 T

• Tại gối ta lấy F’a = 0,3Fa = 0,3.20,36 = 6,1 cm2 ⇒ chọn 3φ18 để bố trí

• Chọn đai 2 nhánh φ 8 ,thép A2 để tính :

• Trọng lượng bản thân dầm là : gd = 0,25.0,35.2500.1,1 = 240 kg/m

• Trọng lượng thành bể trên dầm là : gt = 2500.0,12.2,0.1,2 = 720 kg/m

• Tải từ sàn truyền lên dầm là : Theo sơ đồ truyền tải ta có q1 = 2813.1,5.0,75

= 3200 kg/m

• Tổng tải trọng truyền lên dầm là :

q = gd + gt + q1 = 240 + 720+3200 = 4160 kg/m

b/Nội lực và tính cốt thép:

• Mômen lớn nhất xuất hiện tại gối là : Mmax1 = ql2/12 = 5,23 Tm

• Lực cắt lớn nhất Qmax = V1 = 8,44 T

Chọn kích thướt dầm là 25× 55 cm ⇒

• Trọng lượng bản thân dầm là :

gd = 0,25.0,55.2500.1,1 = 343 kg/m

• Trọng lượng thành bể trên dầm là : gt = 2500.0,12.2,0.1,2 = 720 kg/m

• Tải từ sàn truyền lên dầm là : Theo sơ đồ truyền tải ta có q1 = 2813.1,5.1/2

= 2110 kg/m

20 , 0 18 , 0 2 1 1 2

1

1 − − × = − − × =

α

• Tổng tải trọng phân bố trên dầm là : 343 + 720 +2110 = 3173 ≈ 3,1 T

• tải trọng tập trung do dầm D3 truyền lên là : p = 14,7 T

b/Nội lực và tính cốt thép:

• Mômen lớn nhất xuất hiện tại gối là : Mmax1 = ql2/12 + pl/4 = 3,1.62/12 + 14,7.6/4 = 31 Tm

• Mômen tại nhịp là : Mmax2 = ql2/24 + pl/8 = 3,1.62/24 + 14,7.6/8

Q 1 =16,7 T

M1=31TM V1=16,7 T

Q 3 =7,4T

⇒ chọn bước đai là U = 18 cm bố trí tại vị trí gối Tại nhịp bố trí U <= 3/4h = 40 cm

3/ Tính cốt treo : Dạng đai , chọn thép A2

Fa >= N/(2Ra sin450 ) = 14700/( 2.2200.0.71 ) = 4,7 cm2 ⇒ bố trí mỗi

bên 3 đai 2 nhánh φ8

PHẦN IV :

TÍNH TOÁN DẦM DỌC

A/ Dầm dọc trục E ( từ trục 8’ đến trục 16 ) : Bao gồm 8 nhịp

I/ Tải trọng :

Tải trọng tác dụng lên dầm dọc bao gồm :

• Tải từ sàn truyền lên dầm ,được xác định gần đúng theo diện truyền tải như trên mặt bằng sàn , được qui về tải phân bố đều

• Tải trọng bản thân dầm, là tải phân bố đều

• Tải tập trung do các dầm phụ truyền lên

• Tải trọng bản thân tường trên dầm ,được qui về tải phân bố đều trên dầm

v Tải do sàn truyền vào, có dạng tam giác hoặc hình thang :

• Đối với dạng tam giác ,ta qui về tải phân bố đều tương đương như sau :

gtd = 5/8 × gs× B/2 (kg/m) ; ptd = 5/8 × ps× B/2 (kg/m)

• Đối với dạng hình thang ,ta qui về tải phân bố đều như sau :

gtd = gs× B/2 ( 1 -2 β2 + β3 ) (kg/m) ; ptd = ps× B/2 ( 1 -2 β2 + β3 ) (kg/m)

Trong đó :

gs :tỉnh tải do các lớp cấu tạo sàn

ps : hoạt tải phân bố đều , đã được xác định ở phần II ; β = L1/2l2

v Tải do trọng lượng bản thân dầm : sơ bộ chọn kích thướt dầm như sau :

v Tải do tường xây : tường bao ngoài dày 20 cm, cao 3 m ⇒

gt=0,2.1600.3.1,2=1152 (kg/m) tường trong dày 10 cm, cao 3 m ⇒

gt=0,1.1600.3.1,2 = 576 (kg/m)

v Tải trọng toàn phần : gtt = gd + gt + gtd (kg/m) ; ptt = ptd (kg/m)

g1=1,4 T/m

II/ Tính toán nội lực và tổ hợp :

1 / Sơ đồ tính : Sơ đồ tính là dầm liên tục, hai đầu được xem như ngàm Ta có 6 trường

hợp tải như sau :

TH1 : TỈNH TẢI

TH2: HOẠT TẢI CÁCH NHỊP (1)

3600

3600

CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶT TẢI DẦM TRỤC E

TH3: HOẠT TẢI CÁCH NHỊP (2)

3600 33600

14 13

12 11

10

TỔ HỢP NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP :

• Xử lý kết quả nội lực từ khung phẳng được giải từ SAP2000

• Dùng phần mềm STEEL để tổ hợp nội lực và tính cốt thép

• Các trường hợp tải là :

01 : Tĩnh tải chất đầy

02 : Hoạt tải cách nhịp (1)

03 : Hoạt tải cách nhịp (2)

04 : Hoạt tải liền nhịp (1)

05 : Hoạt tải liền nhịp (2)

06 : Hoạt tải liền nhịp (3)

KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC DẦM DỌC TRỤC E

CAC LOAI TO HOP TAI TRONG :

(1) : Mmax & Ntu

(2) : Mmin & Ntu

(3) : Nmax & Mtu

(4) : Nmin & Mtu

TH4 : HOẠT TẢI LIỀN NHỊP (1)

TH5 : HOẠT TẢI LIỀN NHỊP (2)

TH6 : HOẠT TẢI LIỀN NHỊP (3)

3000 3000

3600 3600

II/ Tính toán nội lực và tổ hợp :

1 / Sơ đồ tính : Là dầm liên tục nhiều nhịp , hai đầu xem như ngàm

6 5

4 3

2 1

3000 3600

3600 3000

2,1m 4,2m

2 / Giải tìm nội lực và tổ hợp nội lực :

Có 5 cấu trúc tổ hợp là : 1 – 2 ; 1 – 3 ; 1 – 4 ; 1 – 5 ; 1 – 6

* KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC DẦM DỌC TRỤC B

CAC LOAI TO HOP TAI TRONG :

(1) : Mmax & Ntu

(2) : Mmin & Ntu

(3) : Nmax & Mtu

(4) : Nmin & Mtu

TH4 : HT LIỀN NHỊP (1)

0,4 T/M 3600 0,4 T/M

0,38 T/M 0,38 T/M

3600 3600

8

3000 3600

3600 3600

8

Tại giữa dầm 3-4, 8’-8 và 13-14 có lực tập trung là : P= 1,24 + 5,3 = 6,54 T Ta cần dùng cốt thép treo để gia cường vị trí này :

Ta dùng cốt treo là thép AII (Rađ = 2200 kg/cm2 ) dạng vai bò để bố trí

Diện tích cốt thép được tính như sau :

Fa = N/2Rasin450 = 6540/2.2200.0,707 = 2,1 cm2

⇒ Chọn 1 φ10 để bố trí

PHẦN V

GIẢI KHUNG PHẲNG

A/ KHUNG TRỤC 7 :

I / Tải trọng : Tải trọng tác dụng vào khung bao gồm :

• Tải phân bố do bản sàn truyền vào dầm, được qui về tải phân bố đều

• Tải tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính

• Tải do trọng lượng bản thân dầm ,là tải phân bố đều Tiết diện dầm xem như không đổi bởi dầm chịu tải sàn gần như bằng nhau trên suốt chiều cao công trình

• Tải trọng bản thân tường trên dầm ,được xem như tải phân bố đều trên dầm

• Tải do trọng lượng bản thân cột được qui về tải tập trung tại chân cột

Tiết diện dầm được sơ bộ dựa vào nhịp của khung

Tiết diện cột được chọn sơ bộ dựa vào diện truyền tải trên mặt bằng và số tầng

• Tiết diện dầm và cột được chọn sơ bộ như sau :

Cấu kiện Tiết diện

Cột : tầng trệt – tầng 1 350 × 450 Cột : tầng 2 – tầng 3 300 × 400 Cột : tầng 4 – tầng 5 250 × 350 Cột : tầng 6 – tầng 7 250 × 300 Cột : tầng 8 – tầng 9 250 × 250

Tải trọng tác dụng lên dầm được xác định gần đúng theo diện truyền tải như trên mặt bằng sàn Bao gồm :

v Tải do sàn truyền vào, có dạng tam giác hoặc hình thang

• Đối với dạng tam giác ,ta qui về tải phân bố đều tương đương như sau :

• Đối với dạng hình thang ,ta qui về tải phân bố đều như sau :

Trong đó :

gs :tỉnh tải do các lớp cấu tạo sàn

ps : hoạt tải phân bố đều , đã được xác định ở phần II

);

/(28

5

m kg

B g

28

5

m kg

B p

);

/)(

21(2

3 2 1

m kg

L g

2

3 2 1

m kg

L p