Đồ án thiết kế chung cư Lữ Gia

CHÖÔNG 1TÍNH TOAÙN SAØN SÖÔØN BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP TOAØN KHOÁI TAÀNG ÑIEÅN HÌNH1.1. LÖÏA CHOÏN SÔ BOÄ KÍCH THÖÔÙC CAÙC BOÄ PHAÄN SAØNSaøn phaûi ñuû ñoä cöùng ñeå khoâng bò rung ñoäng, dòch chuyeån khi chòu taûi troïng ngang (gioù, baõo, ñoäng ñaát …) laøm aûnh höôûng ñeán coâng naêng söû duïng.Ñoä cöùng trong maët phaúng saøn ñuû lôùn ñeå khi truyeàn taûi troïng ngang vaøo khung, seõ giuùp chuyeån vò ôû caùc ñaàu coät baèng nhau.Treân saøn, heä töôøng ngaên khoâng coù heä daàm ñôõ coù theå ñöôïc boá trí ôû baát kyø vò trí naøo treân saøn maø khoâng laøm taêng ñaùng keå ñoä voõng saøn.Ngoaøi ra coøn xeùt ñeán choáng chaùy khi söû duïng ñoái vôùi caùc coâng trình nhaø cao taàng, chieàu daøy saøn coù theå taêng ñeán 50% so vôùi caùc coâng trình maø saøn chæ chòu taûi troïng ñöùng.Kích thöôùc tieát dieän caùc boä phaän saøn phuï thuoäc vaøo nhòp cuûa saøn treân maët baèng vaø taûi troïng taùc duïng.

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

TẦNG ĐIỂN HÌNH

1 1 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN SÀN

Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọngngang (gió, bão, động đất …) làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng

Độ cứng trong mặt phẳng sàn đủ lớn để khi truyền tải trọng ngang vào khung, sẽgiúp chuyển vị ở các đầu cột bằng nhau

Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí ở bất kỳ vị trínào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng sàn

Ngoài ra còn xét đến chống cháy khi sử dụng đối với các công trình nhà caotầng, chiều dày sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình mà sàn chỉ chịutải trọng đứng

Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của sàn trên mặt bằngvà tải trọng tác dụng

1.1.1 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm

Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:

h d= 1

m d l d

trong đó:

md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;

md = 10 ÷ 12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;

md = 12 ÷ 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;

md = 16 ÷ 20 - đối với hệ dầm phụ;

ld - nhịp dầm ( khoảng cách giữa hai trục dầm)

Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau:

b d=(1

2÷

1

4)h d Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Nhịp dầm Hệ số Chiều cao Bề rộng Chọn tiết diện

1.1.2 Chiều dày bản sàn hs

Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau:

h s=

D

m s l

trong đó:

D =0.8 ÷ 1.4- hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;

ms = 30 ÷ 35- đối với bản loại dầm;

md = 40 ÷ 45- đối với bản kê bốn cạnh;

Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là hmin = 6cm

Chọn ô sàn S1(4.3mx4.0m) là ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất làm ô sàn điển hìnhđể tính chiều dày sàn:

Cách xác định sơ đồ tính

Dựa vào tỉ lệ giữa cạnh dài (l2) và cạnh ngắn (l1), ta chia làm hai loại ô bản:

+ Nếu

l2

l1

≤2:bản làm việc hai phương, cắt một dải bản rộng 1m đểtính

Sơ đồ tính bản một phương.

Dựa vào tỉ lệ giữa (hd) và (hs), ta chia làm hai loại ô bản:

+ Nếu

h d

h s≥3 : bản liên kết với các dầm bao quanh là ngàm

+ Nếu

h d

h s<3 : bản liên kết với các dầm bao quanh là gối tựa.Với những điều kiện trên, các ô sàn được phân loại như sau:

Bảng 1.2: Phân loại ô sàn

Cạnh dài Cạnh ngắn Diện tích Tỷ số

1.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có:

1.2.1 Tĩnh tải

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạosàn

gstt = Σ i.δ i.ni

trong đó: i - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

δi - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

STT Các lớp cấu tạo (daN/m 3 ) δ(mm)mm) n g s tc (daN/m 2 ) g s tt (daN/m 2 )

- Gạch Ceramic, γ1 = 2000 daN/m3,δ1 = 10mm, n=1.1

- Vữa lót, γ2 = 1800 daN/m3,δ2 = 30mm, n=1.3

- Sàn BTCT, γ3 = 2500 daN/m3,δ3 = 100mm, n=1.1

- Vữa trát trần, γ4 = 1800 daN/m3,δ4 = 15mm, n=1.3

Các lớp cấu tạo sàn

1.2.2 Hoạt tải

Tải trọng phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737:1995 ([1]) như sau:

ptt = ptc.np

trong đó:

ptc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1]:

n = 1.3 khi ptc < 200 daN/m2

n = 1.2 khi ptc ≥ 200 daN/m2

Bảng 1.4: Hoạt tải tác dụng lên sàn

Cạnh dài Cạnh ngắn Hoạt tải Hoạt tải

Hành lang Chung

Hành lang Chung

Hành lang,Cầu thang

P ăn

P ngủ

P ngủ

Ban công

1.2.3 Tải trọng tường ngăn

Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải phân bố đều trên sàn (cách tính này

đơn giản mang tính chất gần đúng) Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải

(trừ đi 30% diện tích lỗ cửa), được tính theo công thức sau:

g t qd=l t h t g t tc

trong đó: lt - chiều dài tường;

ht - chiều cao tường;

A - diện tích ô sàn (A = ld x ln);

gttc - trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường

với: tường 10 gạch ống: gttc = 180 (daN/m2);

tường 20 gạch ống: gttc = 340 (daN/m2)

Trên mặt bằng kiến trúc ta thấy chỉ có ô sàn S1,S3,S8,S9 là có tường ngăn

Kết quả được trình bày trong bảng (1.5)

Bảng 1.5: Tải trọng tường ngăn qui đổi

Diện tích Trọng lượng tiêu chuẩn Trọng lượng qui đổi

t tc (daN/m 2 ) g t qd (daN/m 2 )

S1 17.2 10.8 3.4 180 1.3 349.69S3 8.12 2.5 3.4 180 1.3 171.47

1.3 TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN SÀN

1.3.1 Tính toán các ô bản làm việc 1 phương (bản loại dầm)

Theo bảng 1.2 thì có các ô sàn S2,S5,S10 Là bản làm việc 1 phương

Các giả thiết tính toán:

 Các ô bản loại dầm được tính toán như các ô bản đơn, khôngxét đến ảnh hưởng của các ô bản kế cận

 Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a Xác định sơ đồ tính

h s < 3 => Bản sàn liên kết khớp với dầm;

Ô bản S2 (hs = 10cm) có 2 cạnh liên kết với dầm với hd=70cm, nênchọn sơ đồ tính của ô bản S2 là dầm đơn giản 2 đầu ngàm

b Xác định nội lực

Sơ đồ tính và nội lực bản loại dầm

Các giá trị momen:

Trong sơ đồ tính: q = gstt + ptt + gttt

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.6

Bảng 1.6: Nội lực trong các ô bản loại dầm

c Tính toán cốt thép

Ô bản loại dầm được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a= 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tôngchịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện;

ho1 = hs – a = 10– 2 = 8 cm

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

Lựa chọn vật liệu như bảng 1.7

Bảng 1.7: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R b (Mpa) R bt (Mpa) E b (MPa) α R xR R s (Mpa) R sc (MPa) E s (MPa)

Bê tông cấp độ bền B25 Cốt thép CII

Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau:

Hoạt tải Tổng tải

g s tt (daN/m 2 ) g t qd (daN/m 2 ) p tt (daN/m 2 ) q(daN/m 2 ) M nh (daN.m) M g (daN.m)

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.8.

Bảng 1.8: Tính toán cốt thép cho bản sàn loại dầm

1.3.2 Tính toán các ô bản làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh)

Theo bảng 1.2 thì các ô bản kê 4 cạnh là: S1,S3,S4,S6,S7,S8,S9

Các giả thiết tính toán:

 Ô bản được tính toán như ô bản đơn

 Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnhdài để tính toán

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a Xác định sơ đồ tính

Kết quả được trình bày trong bảng 1.9.

Bảng 1.9: Sơ đồ tính ô bản kê 4 cạnh

Sàn h s (cm) Dầm h d (cm) h d /h s Liên kết Sơ đồ tính

M2 = mi2.P(daN.m/m)

với: P = qb.l1.l2

q b = gstt + ptt + gttt (daN/m2)

trong đó: g – tĩnh tải ô bản đang xét;

p – hoạt tải ô bản đang xét;

P – tổng tải tác dụng lên ô bản;

mi1(2) – i là loại ô bản số mấy,1 (hoặc 2) là phương của ô

bản đang xét.Trong trường hợp đang tính toán i =9

Momen âm lớn nhất trên gối:

Sơ đồ tính và nội lực bản kê 4 cạnh

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.10

Bảng 1.10: Nội lực trong các ô bản kê 4 cạnh

S1 438.3 349.69 195.00 983 16907 324.623 278.973 752.381 644.173S3 438.3 171.47 360.00 970 7875 145.679 136.229 340.967 314.194

S8 438.3 191.44 195.00 825 13196 236.206 236.206 550.267 550.267S9 438.3 116.69 195.00 750 6600 255.999 38.279 277.196 83.819

c Tính toán cốt thép

Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a1 = 2 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương

cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

 a2 = 3 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương

cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện ( h0 = hs – ai), tùy

theo phương đang xét;

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

Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 1.7.

Tính toán và kiểm tra hàm lượng μ tương tự phần1.3.1.c.

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng1.11

Bảng1.11: Tính toán cốt thép cho sàn loại bản kê 4 cạnh

1.4.TÍNH TOÁN KIỂM TRA ĐỘ VÕNG

Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp, một là khi bê tôngvùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và hai là khi bê tông vùng kéocủa tiết diện đã có khe nứt hình thành

1.4.1 Tính độ võng sàn

Từ mặt bằng kết cấu của sàn ta thấy ô S1 có nhịp tính toán và tải trọng truyềnxuống là lớn nhất do đó để kiểm tra độ võng của toàn sàn ta chỉ cần kiểm tra độ võng của ô sàn S1. tiết diện tính toán chử nhật có b = 1m

Để thiên về an toàn ta xem ô bản là tựa đơn

Ô sàn S1 có l1 = 3.1 m ; l2 =8.0m.

Công thức kiểm tra độ võng

f

l≤[f l]= 1

200Trong đó

1.4.2 Kết luận

Các kết quả tính toán đều thỏa mãn khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tracho nên các giả thiết ban đầu là hợp lý

BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Cốt thép sàn tầng điển hình được bố trí trong bản vẽ KC

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN CẦU THANG 1, TẦNG 2 ĐẾN 9

2.1 CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG 2 ĐẾN 9

2

Mặt bằng cầu thang điển hình từ tầng 2 đến 9

3000 1300

2.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

Tải trọng tác dụng lên cầu thang gồm có:

2.2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

a Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thang

Chọn chiều dày bản thang

(L/30÷L/40)=(14,3÷10,75) vậy chọn bản thang dày hbt = 12 cm

Kích thước các bậc thang được chọn theo công thức sau:

- Đá Granit, δ1 = 2cm, γ1 = 2000 daN/m3, n = 1.1

- Vữa lót, δ2 = 2cm, γ2 = 1800 daN/m3, n = 1.3

- Bậc thang, δ3, γ3 = 1800 daN/m3, n = 1.2

- Bản BTCT, δ4 = 12 cm, γ4 = 2500 daN/m3, n = 1.1

- Vữa trát, δ5 = 1.5 cm, γ5 = 1800 daN/m3, n = 1.3

Hình 2.2: Các lớp cấu tạo bản thang

Cắt 1 dải bản có chiều rộng b = 1 m để tính

Tải trọng 1 bậc thang được tính như sau:

Gtt = Gi (daN)

trong đó:

Gi - tải trọng bản thân các lớp cấu tạo 1 bậc bản thang được tính như sau:

Gitt = Σ γi.s i.ni.b (daN)

trong đó: γi - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

si - diện tích tiết diện lớp cấu tạo thứ i

si = δi.ltdi;

δi - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ltdi - chiều dài lớp cấu tạo thứ i;

b - chiều rộng dải bản tính tóan, b=1m;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Diện tích tiết diện lớp đá ốp lát (lớp thứ 1), áp dụng công thức :

cosα = cos( arctg(hb/lb) = cos( arctg(159/300)) = 0.884

Diện tích tiết diện lớp vữa trát (lớp thứ 5), áp dụng công thức (3.4):

s5= δ5.ltd5 = δ5.(lb/cosα)= 1.5x(30/0.884) = 50.9cm2

trong đó: cosα = cos( arctg(hb/lb))= cos( arctg(159/300)) = 0.884

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1Tĩnh tải tác dụng lên bản thang

STT Các lớp

cấu tạo

γ (daN/m 3 )

S i (m 2 )

l b (m)

h b (m)

b (m) n G i

tt

b Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ

Cấu tạo gồm các lớp tương tự như bản thang nhưng bản chiếu nghỉ không có bậcthang Tổng trọng lương bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ và chiếu tới đượctính toán tương tự như với bản thang

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang được tính như sau:

trong đó: γi - khối lượng riêng lớp cấu tạothứ i;

δi - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Các lớp

cấu tạo

γ (daN/m 3 )

δ (mm)m) n g s tc

c Trọng lượng lan can trên bản thang

Tải tiêu chuẩn phân bố đều của lan can trên bản thang lấy theo [1]:

glctt = glctc nlc= 30x1.2 = 36(daN/m)

trong đó:

ptc = 30 daN/m - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

nlc - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1];

n = 1.2

Vậy: glctt = (36/1.2m) =30daN/m2

2.2.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ (chiếu tới)

lấy theo [1]:

ptt = ptc.np

trong đó:

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1];

n = 1.3 khi ptc < 200 daN/m2

n = 1.2 khi ptc ≥ 200 daN/m2

Vậy: ptt = 300x1.2 = 360 daN/m2

2.2.3 Tổng tải trọng tác dụng

Tổng tải trọng tác dụng lên phần bản thang:

2.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG

2.3.1 Bản thang và bản chiếu nghỉ

a Sơ đồ tính

Cắt 1 dải bản có chiều rộng 1m để tính

Sơ đồ tính được thể hiện hình 2.3

q1=760.9(daN/m)

Rd D

q1=760.9(daN/m)

Rb

Ra A B

SƠ ĐỒ TÍNH VẾ 1

Sơ đồ tính bản thang 2 vế

b Xác định nội lực và phản lực gối tựa bản thang

Nội lực của bản được xác định bằng phương pháp cơ học kết cấu

2)+q1

l12

2(l1+l2)

Kết quả được thể hiện hình bên dưới và bảng 2.3.

Bảng 2.3: Nội lực bản thang 2 vế

q1(daN/m)

q2

R A (R D ) (daN)

R B (R C ) (daN)

x (m)

Q (daN)

M (daN.m)

Vế 1 1.4 3.1 760.9 1127.9 0.884 2,758.63 2,261.94 2.16 0 2,982.21

1.4 3.1 760.9 1127.9 0.884 2,758.63 2,261.94 2.80 (813.90) 2,722.62Vế 2 1.4 3.1 760.9 1127.9 0.884 2,758.63 2,261.94 2.16 0 2,982.21

1.4 3.1 760.9 1127.9 0.884 2,758.63 2,261.94 2.53 (469.41) 2,895.86

2160 2160

Biểu đồ momen của bản thang

c Tính toán cốt thép

Do 2 vế của bản thang có chiều dài tính tóan giống nhau nên ta chọn tính toán cho 1vế , vế còn lại bố trí thép tương tự Bản thang được tính như cấu kiện chịu uốn.Giả thiết tính toán:

 a= 1.5cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông

chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện,

ho1 = hs – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm;

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

Lựa chọn vật liệu như bảng 2.4

Bảng 2.4: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R b (Mpa) R bt (Mpa) E b (MPa) α R xR R s (Mpa) R sc (MPa) E s (MPa)

Bê tông cấp độ bền B25 Cốt thép CII

Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau:

μmax=ξ R γ b R b

R s x 100 %=0 595

1 x14 5

280 x 100 %=3 01 %Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.5

Bảng 2.5: Tính toán cốt thép cho bản sàn loại dầm

Số hiệu

(daN.m)

b (cm)

Từ sơ đồ tính và dạng tải trọng hình 3.3, tại gối B và C ta quan niệm là khớp di động, thực tế điều kiện làm việc này chưa thể hiện điều kiện làm việc thực tế của dầm chiếu nghỉ (dầm chiếu nghỉ không thể hoàn toàn di chuyển tự do theo phương ngang, nếu có thì chuyển dịch này rất bé có thể bỏ qua) Từ đó ta có thể chọn liên kết tại gối

B, C bằng khớp cố định hay ngàm, trường hợp này tại gối B, C và vị trí gãy khúc của bản thang sẽ xuất hiện mômen âm, do đó ta phải bố trí thép cấu tạo nằm ở thớ trên (chọn 10a200) tại các gối và tại vị trí giữa bản thang và bản chiếu nghỉ

Cốt thép phân bố được đặt vuông góc cốt thép chịu lực, Chọn 6a200

2.3.2 Dầm chiếu nghỉ(DCN)

a/Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính

Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Dầm chiếu nghỉ: (Rcn /1m)= 2261.94 daN/m

Tổng tải trọng tác dụng:

Dầm chiếu nghỉ: qdcn=gd+gt+Rcn=165+ 415.8+2261.94 = 2842.74daN/m

Hai đầu dầm chiếu nghỉ liên kết khớp với cột nên ta chọn sơ đồ tính là dầm đơn giản

2950

q=2842.74(daN/m)

M=3092.37(daN/m)

Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ

Xác định nội lực cho dầm chiếu nghỉ

Xác định bằng các công thức giải tích

Momen lớn nhất tại giữa nhịp: Mnh =

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.6

Bảng 2.6: Giá trị nội lực trong dầm chiếu nghỉ

Tính toán cốt thép Cốt thép dọc

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a = 4 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịukéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện

ho = hd – a = 30 – 4 = 26 cm;

Đặc trưng vật liệu, công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tươngtự như mục 3.3.1.c Áp dụng các công thức (3.15; 3.16; 3.17) để tính cốt thép dầm.Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.7

Bảng 2.7: Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ

Lực cắt (daN)

(m)

q (daN/m)

Momen(daN.m)