Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng trung tâm thương mại An Bình

Trong những năm gần đây, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu của người dân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí ở một mức cao hơn, tiện nghi hơn.Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hoà nhập với xu thế phát triển của thời đại nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế các công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là rất cần thiết.Vì vậy chung cư An Phú ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân cũng như thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị tương xứng với tầm vóc của một đất nước đang trên đà phát triển.

CHƯƠNG 1

ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH1.1 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC

1.1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH

Hiện nay dân số thế giới nói chung và dân số Việt Nam nói riêng đang ngàytăng lên một cách nhanh chóng Chính vì lý do đó mà nhu cầu về nhà ở cũng tăng lênđáng kể Mặt khác cùng với sự phát triển về dân số nền kinh tế nước ta cũng khôngngừng tăng trưởng, nhu cầu về đời sống vật chất và tinh thần của người dân ngàycàng nâng cao Việc xây dựng các nhà cao tầng có thể đáp ứng được các nhu cầu nàybởi các đặc điểm sau đây

1.1.2 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

a) Tên công trình

TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI AN BÌNH

b) Địa điểm xây dựng

Công trình được xây dựng ở BÌNH DƯƠNG

c) Qui mô công trình

- Diện tích khu đất: 2546.05 m2

- Chiều cao công trình tính đến sàn mái: 46.2 m (tính từ mặt đất tự nhiên)

- Chiều cao công trình tính đến đỉnh mái: 49.4 m (tính từ mặt đất tự nhiên)

- Công trình có tổng cộng: 15 tầng kết hợp trung tâm thương mại, siêu thị,tiện ích… bao gồm:

+ Tầng hầm: chiều cao tầng hầm là 3.6m gồm có các phòng kỹ thuật,phòng điện, kho, chỗ để xe máy, chỗ để xe hơi, diện tích mặt bằng 1998 m2.+ Tầng trệt cao 4 m, và lầu 1 cao 3.2m dùng làm siêu thị, diện tích mặtbằng 1998 m2

+ Lầu 2 tới 13: chiều cao tầng 3.2 m, diện tích mặt bằng 2035 m2 Diện

tích mặt sàn 40700 m 2

+ Tầng kỹ thuật: gồm phòng kỹ thuật thang máy và hồ nước mái chứanước sinh hoạt và phòng cháy chữa cháy

d) Điều kiện tự nhiên

Đặc điểm khí hậu BÌNH DƯƠNG được chia thành hai mùa rõ rệt

* Mùa mưa : từ tháng 5 đến tháng 11 có

- Nhiệt độ trung bình : 25oC

- Nhiệt độ thấp nhất : 20oC

- Nhiệt độ cao nhất : 36oC

- Lượng mưa trung bình : 274.4 mm (tháng 4)

- Lượng mưa cao nhất : 638 mm (tháng 5)

- Lượng mưa thấp nhất : 31 mm (tháng 11)

- Độ ẩm tương đối trung bình : 48.5%

- Độ ẩm tương đối thấp nhất : 79%

- Độ ẩm tương đối cao nhất : 100%

- Lượng bốc hơi trung bình : 28 mm/ngày đêm

* Mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4)

- Nhiệt độ trung bình : 27oC

- Nhiệt độ cao nhất : 40oC

* Gió

- Vào mùa khô:

• Gió Đông Nam : chiếm 30% - 40%

- Vào mùa mưa:

Hướng gió Tây Nam và Đông Nam có vận tốc trung bình: 2,15 m/s

Gió thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ

1.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU

Trong khoảng thời gian gần đây nước ta đã xảy ra một số trận động đất nhẹ,tuy nhiên vẫn chưa có thiệt hại nào đáng kể Đối với công trình nhà cao tầng việcảnh hưởng do tải động đất gây ra tương đối lớn gây ảnh đến chất lượng công trìnhnhưng nước ta nằm trong vùng ít có khả năng xảy ra động đất nếu có cũng chỉ lànhững dư chấn nhẹ mà thôi Vì vậy nên công trình Trung Tâm Thương Mại An Bìnhkhông tính toán đến khả năng chịu lực động đất của kết cấu bên trên

Nhằm tạo đường nét hiện đại, không gian rộng công trình ứng dụng các giảipháp thiết kế và thi công tiến bộ nhất hiện nay như móng cọc khoan nhồi, sàn bêtôngkhông dầm…

2.2 Hệ thống chiếu sáng

Cửa sổ được bố trí đều khắp bốn mặt của công trình và do diện tích mặt bằngcông trình lớn nên chỉ 1 bộ phận công trình nhận được hầu hết ánh sáng tự nhiênvào ban ngày, những nơi ánh sáng tự nhiên không thể đến được thì sử dụng chiếusáng tự nhiên, còn ban đêm sử dụng chiếu sáng nhân tạo là chủ yếu

2.3 Hệ thống điện

Công trình sử dụng nguồn điện khu vực do tỉnh cung cấp Ngoài ra còn dùngnguồn điện dự trữ phòng khi có sự cố là một máy phát điện đặt ở tầng kỹ thuật nhằmđảm bảo cung cấp điện 24/24 giờ cho công trình

Hệ thống điện được đi trong các hộp gen kỹ thuật Mỗi tầng đều có bảng điềukhiển riêng cung cấp cho từng phần hay khu vực Các khu vực đều có thiết bị ngắtđiện tự động để cô lập nguồn điện cục bộ khi có sự cố

2.4 Cấp nước

Công trình có hồ nước mái, sử dụng nước từ trạm cấp nước thành phố, sau đóbơm lên hồ nước mái, rồi phân phối lại cho các tầng Bể nước này còn có chức năngdự trữ nước phòng khi nguồn nước cung cấp từ trạm cấp nước bị gián đoạn (sửa chữađường ống v v ) và quan trọng hơn nữa là dùng cho công tác phòng cháy chữa cháy

2.5 Thoát nước

Công trình có hệ thống thoát nước mưa trên sàn kỹ thuật, nước mưa, nước sinhhoạt ở các căn hộ theo các đường ống kỹ thuật dẫn xuống tầng hầm qua các bể lắnglọc sau đó được bơm ra ngoài và đi ra hệ thống thoát nước chung của tỉnh Tất cả hệthống đều có các điểm để sửa chữa và bảo trì

2.6 Phòng cháy chữa cháy

Công trình có trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng theođúng tiêu chuẩn TCVN 2622-78 “Phòng cháy chữa cháy cho nhà và công trình yêucầu thiết kế”.Công trình còn có hệ thống báo cháy tự động và bình chữa cháy bố trí ởkhắp các tầng, khoảng cách xa nhất từ các phòng có người ở đến lối thoát gần nhấtnằm trong quy định, họng chữa cháy được thiết lập riêng cho cao ốc…

CHƯƠNG 1 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

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

- Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737 - 1995

- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205 - 1998

- Nhà cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế TCXD 198 – 1997

- Tiêu chuẩn nước ngoài ACI 318 -2002

1.2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

1.2.1 Phân tích khái quát hệ chịu lực về nhà cao tầng nói chung

Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng.Hệ tường cứng chịu lực (Vách cứng): Cấu tạo chủ yếu trong hệ kết cấu công trình chịu tải trọng ngang: gió Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vi thang máy tạo thành hệ lõi cứng chịu lực và làm tăng độ cứng chống xoắn cho công trình

Vách cứng là cấu kiện không thể thiếu trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay Nó là cấu kiện thẳng đứng có thể chịu được các tải trọng ngang và đứng Đặc biệt là các tải trọng ngang xuất hiện trong các công trình nhà cao tầng với những lực ngang tác độngrất lớn

Sự ổn định của công trình nhờ các vách cứng ngang và dọc Như vậy vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế chịu tải trọng ngang

Thường nhà cao tầng dưới tác động của tải trọng ngang được xem như một thanh ngàm ở móng

Vì công trình được tính toán chịu tải trọng gió (gió động) nên bố trí thêm 4 vách cứng

ở 4 góc của công trình tăng khả năng chịu tải trọng ngang của công trình

Hệ khung chịu lực: Được tạo thành từ các thanh đứng (cột ) và ngang (sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian

1.2.2 kết cấu cho công trình chịu gió động

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được chọn như sau:Kết cấu móng dùng hệ móng cọc khoan nhồi

Kết cấu sàn phẳng (sàn dự ứng lực BTCT dày 25 cm) Sàn đáy tầng hầm dày 30 cm

Kết cấu theo phương thẳng đứng là hệ thống lõi cứng cầu thang bộ và cầu thang máy Các hệ thống lõi cứng được ngàm vào hệ đài

Công trình có mặt bằng hình chữ nhật: L x B = 51 x 47 m, tỉ số L/B = 1,1 Chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 52.4 m do đó ngoài tải đứng khá lớn, tải trọng ngang tác dụng lên công trình cũng rất lớn và ảnh hưởng nhiều đến độ bền và độ ổn định của ngôi nhà Từ đó ta thấy ngoài hệ khung chịu lực ta còn phải bố trí thêm hệ lõi, vách cứng để chịu tải trọng ngang.

Tải trọng ngang (chủ yếu xét gió động) do hệ lõi cứng chịu Xét gió động tác dụng theo nhiều phương khác nhau nhưng ta chỉ xét theo 2 phương chính của công trình là đủ và do một số yêu cầu khi cấu tạo vách cứng ta bố trí vách cứng theo cả hai phươngdọc và ngang công trình

Toàn bộ công trình là kết cấu khung + vách cứng chịu lực bằng BTCT

Tường bao che công trình là tường gạch trát vữa ximăng Bố trí hồ nước mái trên sân thượng phục vụ cho sinh hoạt và cứu hỏa tạm thời

Sử dụng 3 loại thép

CIII, Ra = Ra' = 365 Mpa, Ea = 200000 Mpa

CII, Ra = Ra' = 280 Mpa, Ea = 210000 Mpa

CI, Ra = Ra' = 225 Mpa, Ea = 210000 Mpa

2.2 CHƯƠNG TRÌNH VÀ PHẦN MỀM

- ETAB 9.5.0 Phân tích kết cấu tổng thể không gian

- SAP 2000 11,

- SAFE 12.2.0

- Các bảng tính Excel

2.3 TẢI TRỌNG

2.3.1 Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình

Chiều dày sàn chọn dựa trên các yêu cầu:

Về mặt truyền lực: đảm bảo cho giả thiết sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (để truyền tải ngang, chuyển vị…)

Yêu cầu cấu tạo: Trong tính toán không xét việc sàn bị giảm yếu do các lỗ khoan treomóc các thiết bị kỹ thuật (ống điện, nước, thông gió,…)

Yêu cầu công năng: Công trình sẽ được sử dụng làm chung cư cao cấp nên các hệ tường ngăn (không có hệ đà đỡ riêng) có thể thay đổi vị trí mà không làm tăng đáng kể nội lực và độ võng của sàn

Ngoài ra còn xét đến yêu cầu chống cháy khi sử dụng…

Do đó trong các công trình nhà cao tầng, chiều dày bản sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình khác.

∗ Các loại hoạt tải sử dụng cho công trình: lấy theo TCVN 2737-1995

2.3.2 Tải trọng ngang tác dụng lên công trình

Tải trọng ngang gồm tải trọng gió và tải trọng động đất ở đồ án này không xét tải trọng động đất

- Tải trọng gió gồm gió tĩnh và gió động, được tính toán theo TCVN 229-1999

2.3.3 Các trường hợp tải trọng tác động

2.3.4 Các trường hợp tổ hợp tải trọng

Để đơn giản quá trình tính toán, ta khai báo thêm 1 số tổ hợp trung gian như sau:

TTT ADD TT+TUONG+HOANTHIEN Static

Cấu trúc các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán :

a Quy đổi cường độ vật liệu

Cường độ đặc trưng được dùng trong ACI 318 - 02 được định nghĩa là cường độ thínghiệm mẫu lăng trụ v ới xác suất đảm bảo 95%

Cường độ đặc trưng (cấp độ bền) được dùng trong TCXDVN 356:2005 được định nghĩa là cường độ thí nghiệm mẫu lập phương cũng với xác suất đảm bảo 95%

Theo phần A3 của phụ lục A, TCXDVN 356:2005, cường độ mẫu lăng trụ có thể đượcquy đổi từ cường độ đặc trưng mẫu lập phương (cấp độ bền) qua công thức:

Cường độ thép trong ACI 318 – 02 là giới hạn chảy trong thí nghiệm kéo thép Trong tiêu chuẩn Việt Nam, giá trị tương ứng là

b Quy đổi gần đúng giá trị nội lực tính toán giữa tiêu chuẩn việt nam và tiêu chuẩn hoa kì

Hệ số tổ hợp tải trọng cho việc tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn Hoa Kì được cho trong bảng sau:

Trường hợp tải trọng Các hệ số tổ hợp

Trường hợp cơ bản (D+L)

U = 1,4D + 1,7L

U = 1,2(D+F+L) + 1,6(L+H) + 0,5(Lr hoặc S hoặc R)

Trường hợp có tải trọng gió

(W) hoặc tải trọng động đất (E)

U = 0,75(1,4D + 1,7L) + (1,6W hoặc 1E)

U = 0,9D + (1,6W hoặc 1E)Khi có tải trọng do áp lực đất

Tải trọng do niết độ, lún, từ

biến, co ngót của bê tông (T) U = 0,75(1,4D + 1,7L + 1,7H) nhưng không nhỏ hơn giá trị U = (1,4D + T)Tải trọng do chất lỏng tác dụng

(F) U = 1,4D + 1,7L + 1,7FU = 0,9D + 1,7H

Trong các tổ hợp tải trọng nêu trên:

- D là tĩnh tải;

- L là hoạt tải;

- W là tải trọng gió;

- Lr là hoạt tải trên mái che;

- S là tải trọng tuyết;

- R là tải trọng do mưa;

- E là tải trọng do lực động đất;

- F là tải trọng cho chất lỏng, nước;

- T là tải trọng do nhiệt độ

So sánh tổ hợp tải trọng cơ bản trong hai tiêu chuẩn:

ACI:

TCVN:

Gần đúng, có thể lấy nội lực tính được từ TCVN 2737:1995 nhân với hệ số 1,35 trước khi tính toán theo ACI

2.4 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Trình tự tính toán toàn bộ kết cấu cho một công trình sàn ứng lực trước như sau

- Bước 1: tính toán các kết cấu phụ ( cầu thang, hồ nước …);

- Bước 2: xây dựng mô hình công trình phân tích động lực học của kết cấu;

- Bước 3: sử dụng kết quả phân tích động lực học tính toán các tải trong đặc biệt

tác dụng lên công trình (gió…);

- Bước 4 : khai báo tải trọng gió vào mô hình công trình;

- Bước 5 : tính toán sàn không dầm với kết quả tải trọng ngang ( gió) vừa phân

tích;

- Bước 6 : tiến hành giải khung phân tích nội lực kết cấu

- Bước 7 : tính toán khung (cột, vách…) ở đây chỉ tính cột

- Bước 8 : tính toán móng.

- Bước 9: kiểm tra ổn định tổng thể công trình.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Trình tự tính toán:

Giới thiệu chung;

Sơ bộ chọn kích thước tiết diện hồ nước;

Tính toán các bộ phận của hồ nước ; Bố trí cốt thép.

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Hồ nước mái cung cấp nước sinh hoạt cho tòa nhà và phục vụ cho công tác cứuhỏa Sơ bộ tính nhu cầu dùng nước của chung cư như sau:

số tầng sử dụng nước sinh hoạt 15

Dựa vào nhu cầu sử dụng đó ta bố trí 1 hồ nước mái trên sân thượng (có vách

ngăn) Kích thước như sau:

Hình 3.1: Mặt bằng hồ nước mái

3.2 SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN CỦA HỒ NƯỚC MÁI

3.2.1 Chọn chiều dày bản

Chọn chiều dày bản theo công thức:

hb = (3.1)trong đó:

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

m = 30÷ 35 – đối với bản một phương;

m = 40÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh;

l – nhịp cạnh ngắn của ô bản

Bảng 3.1: Chiều dày bản

3.2.2 Chọn tiết diện dầm

Chiều cao của dầm nắp được chọn sơ bộ theo công thức sau:

(3.2)

trong đó:

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

md = 8 ÷ 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

Bề rộng dầm nắp được chọn theo công thức sau:

Bảng 3.2: Sơ bộ kích thước dầmCấu kiện m d l d (m) h t (m) ¼h c ½h c b c (cm) h c (cm)

3.2.3 Chọn tiết diện cột

Chọn kích thước 30x30cm cho 4 cột hồ nước.

3.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN HỒ NƯỚC MÁI

Các lớp cấu

b Sơ đồ tính bản nắp

Bản nắp được chia thành 4 ô bản S1 như trên hình 4.1.Các ô bản S1 được tính như bản kê 4 cạnh ngàm (liên kết với D1, D2, D3, D4 hd/hb >3)

Hình 3.2: Sơ đồ tính bản nắp

c Xác định nội lực bản nắp

Các ô bản nắp thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán.Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm

Momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M1 = m91.P

M2 = m92.P với: P = qtt.lng.ld

trong đó: P – tổng tải trọng tác dụng lên ô bản đang xét;

m91, m92 – 9 là loại ô bản, 1(hoặc 2) là phương của ô bản đang xét.Momen âm lớn nhất trên gối:

MI = k91.P

MII= k92.P Các hệ số m91, m92, k91, k92 được tra bảng phụ thuộc vào tỉ số

Bảng 3.4: Nội lực bản nắp

Ô bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn.

Giả thiết tính toán:

- a1= 1,5cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

- a2 = 2cm - 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 = hbn – a), tùy theo

phương đang xét;

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

Bảng 3.5: Đặc trưng vật liệu

Các bước tính toán cốt thép

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

ho (cm)

Nhịp l2 0.792 100 6 0.015 0.015 0.591 6 200 1.414 0.24 OK

Gối L1 2.984 100 6.5 0.049 0.050 2.093 8 200 2.513 0.39 OK

a Tải trọng tác dụng lên bản đáy

Bảng 3.7: Tải trọng bản đáy hồ nướcCác lớp cấu tạo δ

(m) (kN/mγ 3) Hệ số độtin cậy n g

tc

(kN/m2)

gtt

(kN/m2)

b Sơ đồ tính bản đáy

Bản đáy được chia thành 4 ô bản S1 như trên hình 4.1.Các ô bản S1 được tính như bản kê 4 cạnh ngàm (liên kết với các dầm D5, D6, D7, D8 hd/hb >3)

Hình 3.3: Sơ đồ tính bản đáy

c Xác định nội lực bản đáy

Các ô bản đáy thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm

Momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M1 = m91.P

M2 = m92.P với: P = qtt.lng.ld

trong đó: P – tổng tải trọng tác dụng lên ô bản đang xét;

m91, m92 – 9 là loại ô bản, 1(hoặc 2) là phương của ô bản đang xét.Momen âm lớn nhất trên gối:

MI = k91.P

MII= k92.P

Các hệ số m91, m92, k91, k92 được tra bảng phụ thuộc vào tỉ số

Bảng 3.8: Nội lực bản đáy

Ô bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

- a1= 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

- a2 = 2.5 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 = hbn – a), tùy theo

phương đang xét;

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

Bảng 3.9: Đặc trưng vật liệu

Rb

(Mpa) (Mpa)Rbt (Mpa)Eb (Mpa)Rs (Mpa)Rsc (Mpa)Es

Các bước tính toán cốt thép

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

; Bảng 3.10: Tính thép bản đáy

Các bước kiểm tra

Bước 1: Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt theo 7.1.2.4 TCVN 356-2005:

Trong đó:

Mr – momen do ngoại lực nằm ở một phía tiết diện đang xét đối với trục song song với trục trung hòa và đi xa điểm lõi cách xa vùng chịu kéo của tiết diện này hơn cả;

Mcrc – momen chống nứt của tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện khi hình thành vết nứt, được xác định theo công thức:

Mcrc = Rbt,ser.Wpl + Mrp (3.4) Với cấu kiện không ứng lực trước Mrp =0;

Wpl – momen kháng uốn của tiết diện đối với thớ chịu kéo ngoài cùng có xét đến biến dạng không đàn hồi của bêtông vùng chịu kéo, theo 7.1.2.6 TCVN 356-2005:

(3.5)

Với:

x – khoảng cách từ trục trung hòa đến mép chịu nén

Ibo, Iso, Iso’ – lần lượt là momen quán tính đối với trục trung hòa của diện tíchvùng bê tông chịu nén, của diện tích cốt thép chịu kéo và của diện tích cốtthép chịu nén;

, ,

Sbo – momen tĩnh đối với trục trung hòa của diện tích vùng bê tông chịu kéo;

Vị trí trục trung hòa x được xác định theo điều kiện:

S’b0 – momen tĩnh của vùng chịu nén đối với trục trung hòa;

SS0, S’S0 – momen tĩnh của diện tích cốt thép chịu kéo và cốt thép chịu nén đối với trục trung hòa

acrcgh – bề rộng khe nứt giới hạn của cấu kiện ứng với cấp chống nứt

cấp 3, có một phần tiết diện chịu nén, lấy theo bảng 1

TCVN 356 – 2005,

acrcgh = 0.2 mm (cấp chống nứt cấp 3);

acrc – bề rộng khe nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện

ϕ1 = 1.2 – hệ số kể đến tác dụng tải trọng thường xuyên và tải trọng

tạm thời dài hạn trong trạng thái bảo hoà nước;

η = 1.3 – cốt thép thanh tròn trơn;

σs – ứng suất trong các thanh cốt thép;

z - là khoảng cách từ trọng tâm diện tích tiết diện cốt thép S đến

điểm đặt của lực trong vùng chịu nén của tiết diện bê tông phía trên vết nứt, theo 7.4.3.2 TCVN 356 – 2005 :

(3.9) với tiết diện chữ nhật hf = 0, ϕf =0,

Es – mođun đàn hồi của thép ( Ea = 210000 Mpa);

µ – hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo và không lớn hơn 0.02;

d – đường kính cốt thép chịu lực

Tính toán với tải trọng tiêu chuẩn gtc = 24,73 kN/m2 đã tính ở bảng 3.7 nội dung tính

toán được trình bày trong các bảng sau:

Bảng 3.11: Nội lực bản đáy với tải trọng tiêu chuẩn

Bản đáy có xuất hiện vết nứt do đó cần kiểm tra sự mở rộng khe nứt.

Bảng 3.13: Kiểm tra ứng suất

Vị trí M

kN.m

b cm

Theo 7.4.4.1 TCVN-356-2005 độ võng biến dạng uốn gây ra xác định theo công thức :

(3.12)Trong đó:

Mx - momen uốn tại taiết diện x do tác dụng của lực đơn vị đặt theo hướng chuyển vị cần xác định của cấu kiện tại tiết diện x trên chiều dài nhịp cần tìm độ võng;

- độ cong toàn phần tại tiết diện x do tải trọng võng gây nên Xác định tương ứng với những đoạn có vết nứt và không có vết nứt

Với cấu kiện chịu uốn, tĩnh định, có tiết diện không đổi sau khi phân tích ta đưa về được công thức đơn giản như sau:

M - momen do ngoai lực tương ứng;

b1 = 0,85 – hệ số ảnh hưởng từ biến ngắn hạn của bê tông;

b2 = 2 – hệ số ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông đến biếndạng cấu kiện không có vết nứt, lấy theo bang33 TCVN 356-2005;

Ired – momen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trọng tâm của nó; Ired = Ib + I’b + IS + I’S   (3.15)Nội lực:

Bảng 3.15: Nội lực toàn bộ tải trọng

Kết quả kiểm tra võng bản đáy như sau:

Bảng 3.17: Kiểm tra võng

Cấu kiện Bản đáy

Các lớp cấu tạo δ

(m) (kN/mγ 3) Hệ sốđộ tin

Lớp vữûa chống thấm

k = 1,.0198 - hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình; (lấy ở +49 m=45.6+2.8+0.6 m và dạng địa hìnhC)

Ch = 0.6 - hệ số khí động;

n = 1,2Suy ra: Whtt = 0,83.1,0198.0,6 = 0,6717 kN/ m2

Whtt = 0,6717.1,2 = 0,806kN/ m2

Các trường hợp tác dụng của tải trọng tác dụng lên thành hồ:

hồ đầy nước, có gió hút;

hồ không có nước, có gió đẩy;

Xét tiết diện chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng gió và nước Tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với áp lực của nước lên thành hồ, xét trường hợp nguy hiểm nhất cho thành hồ là :

hồ nước đầy, có gió hút

Tải trọng tác dụng lên dải bản bề rộng b = 1m như sau:

tại cao trình nắp hồ nước qtc = b.Whtc = 1.0,6717 =0,6717 kN/m ;

qtt = b.Whtt = 1.0,806 =0,806 kN/m ;

tại cao trình đáy hồ nước qtc =b.Pntc + b.Whtc = 1.20+1.0,6717 = 20,6717 kN/m;

qtt =b.Pntt + b.Whtt = 1.22+1.0,806 = 22,806 kN/m

b Sơ đồ tính

Xét tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn:

+ Trục 3 - 4: => Bản một phương

+ Trục C - D : => Bản một phương

Cắt dải bản 1m tính như cấu kiện chịu uốn sơ đồ như sau:

Hình 3.4: sơ đồ tính bản thành

c Xác định nội lưc

Sử dụng phần mềm sap V.11 kết quả như sau:

Hình 3.5: nội lực tính thép bản thành

2 ) Bụng 2.77 100 10 0.019 0.019 1.243 8 200 2.51 0.251 OK

Gối 6.26 100 10 0.043 0.044 2.845 8 160 3.14 0.314 OK

e Kiểm tra nứt bản thành

Tính toán với tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản thành:

tại cao trình nắp hồ nước qtc = 0,6717 kN/m ; tại cao trình đáy hồ nước qtc = 20,6717 kN/m2

Nội lực như sau:

Hình 3.6: nội lực kiểm tra nứt bản thành

Kiểm tra nứt tương tự bản đáy kết quả như sau:

Bảng 3.20: kiểm tra hình thành vết nứt

Kết luận Không Nứt Không nứt

Bản thành không xuất hiện vết nứt nên không cần kiểm tra sự mở rộng khe nứt

3.3.4 Tính dầm nắp

Hình 3.7: mặt bằng dầm nắp

a Sơ đồ tính và tải trọng

Hệ dầm trực giao do đó có nhiêù cách xác định nội lực Trong thực tế các hệ dầm này làm việc đồng thời với nhau Do đó ta giải bài toán hệ dầm này làm

việc không gian bằng cách mô hình bài toán vào Sap2000 V.11(mô hình không gian) Hệ dầm trực giao liên kết khớp với 4 cột hồ nước.

Trọng lượng bản thân dầm do máy tự tính

Tổng tải trọng bản nắp là: 3,994 (kN/m2)

Bản nắp truyền vào dầm Dn2 có dạng hình tam giác :

Hình 3.10: biểu đồ lực cắt toàn bộ dầm nắp (kN)

Hình 3.11: biểu đồ momen và lực cắt từng dầm của bản nắp

c Tính thép

Tính cốt dọc

Giả thiết tính toán:

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

Bảng 3.23: Đặc trưng vật liệu

Các bước tính toán cốt thép

α > 0,5 tăng tiết diện dầm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

ho cm

α m cm

ξR

cm

A sttcm2 Chọn thép μ% Kiể

m tra

Þ số thanh

Tính cốt đai (theo các mục 6.3.2.1 tới 6.2.3.4 TCVN 356-2005)

Bước 1: Chọn số liệu đầu vào

- Chọn cấp độ bền của bê tông: Rb, Rbt, Eb

- Chọn loại cốt đai: Rsw, Es

- Tra bảng tìm: ϕb2, ϕb3, ϕb4 ,β

Bước 2: Kiểm tra về điều kiện tính toán

QA Qo = 0.5 ϕb4 (1 + ϕn)Rbtbho (3.16)Trong đó:

Rbt – cường độ tính toán về kéo của bê tông;

b, ho – bề rộng, chiều cao làm việc của tiết diệân;

ϕb4 – hệ số phụ thuộc loại bê tông;

ϕn – hệ số kể đến ảnh hưởng của lực dọc N(nếu có)

Khi N là lực nén:

Khi N là lực kéo:

- Nếu thỏa điều kiện thì đặt cốt đai theo cấu tạo

- Nếu không thỏa phải tính cốt đai

Bước 3: Tính toán cốt đai

- Tính: (3.17)

Trong đó:

QA – lực cắt lớn nhất trong phạm vi đoạn dầm cần tính toán;

(3.18) Với: ϕb2 – hệ số phụ thuộc loại bê tông;

ϕf – hệ số xét ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T

, ϕf≤ 0,5

trong đó:

-bề rộng bản cánh;

- chiều cao bản cánh;

- Tính: ;

- Tính:

- Chọn qsw = max ( qw1, qw2)

- Khoảng cách cốt đai theo tính toán:

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:

- Nếu thỏa điều kiện thì bố trí cốt đai

- Ngược lại, có thể chọn lại cốt đai hoặc tăng tiết diện

Bảng 3.26: đặc trưng vật liệu

Bảng 3.27: Số nhánh đai và đường kính cốt đai.

- Lực tập trung tác dụng lên dầm D n3 là P = 39,28 kN

Diện tích cốt treo

Ta có : h4 = hDn4 – hDn1 = 500-400 = 100 mmChọn 4 đai φ8 a50 (Ftr = 4,02 cm2) bố trí mỗi bên mép dầm Dn3 là 2 đai

- Lực tập trung tác dụng lên dầm D n4 là P = 43,63 kN

Diện tích cốt treo

Ta có : h4 = hDn4 – hDn1 = 500-400 = 100 mmChọn 4 đai φ8 a50 (Ftr = 4,02 cm2) bố trí mỗi bên mép dầm Dn4 là 2 đai

3.3.5 Tính dầm đáy

Hình 3.12: Mặt bằng bố trí dầm đáy

a Sơ đồ tính và tải trọng

Hệ dầm trực giao do đó có nhiêù cách xác định nội lực Trong thực tế các hệ dầm này làm việc đồng thời với nhau Do đó ta giải bài toán hệ dầm này làm việc không gian bằng cách mô hình bài toán vào Sap2000 V.11(mô hình không gian) Hệ dầm trực giao liên kết khớp với 4 cột hồ nước

Trọng lượng bản thân dầm do máy tự tính

Tổng tải trọng bản đáy là:

Hình 3.13: tải trọng dầm đáy (kN/m)

b Nội lực

Hình 3.14: biểu đồ momen toàn bộ dầm đáy (kNm)

Hình 3.15: biểu đồ lực cắt toàn bộ dầm đáy (kN)

Hình 3.16: biểu đồ momen và lực cắt từng dầm đáy

c.Tính thép

Tính cốt dọc

Giả thiết tính toán:

- a = 4 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép trên và a=7 cm khoảng cách từtrọng tâm cốt thép dưới đến mép bê tông chịu kéo đối với Dd1;

- a = 4 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép trên và a=6 cm khoảng cách từtrọng tâm cốt thép dưới đến mép bê tông chịu kéo đối với Dd2;

- a = 8 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dưới đến mép bê tông chịu kéo đốivới Dd3;

- a = 7 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dưới đến mép bê tông chịu kéo đốivới Dd4.

Bảng 3.29 : Đặc trưng vật liệu

Các bước tính toán cốt thép

α > 0,5 tăng tiết diện dầm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

b cm

ho cm

α m cm

Bảng 3.31: đặc trưng vật liệu

Bảng 3.27: Số nhánh đai và đường kính cốt đai.

Bảng 3.33: Tính cốt đai dầm đáy

- Lực tập trung tác dụng lên dầm D d3 là P = 207,29 kN