lựa chọn giải pháp kết cấu đồ án công trình trường cao đẳng Công Nghệ Đà Nẵng

lựa chọn giải pháp kết cấu đồ án công trình trường cao đẳng Công Nghệ Đà Nẵng

C h ơng 2: Lựa chọn giải pháp kết cấu

- Với sàn sờn dự ứng lực :

+ Ưu điểm : Chịu lực tốt tiết kiệm bê tông và cốt thép so với cấu kiện chịu lực cùng loai

+ Nhợc điểm : Thi công phức tạp đòi hỏi công nghệ thi công tiên tiến it sử dụng cho những trình dândung không đòi hỏi khả năng chịu lực cao

- Với sàn sờn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lợng bê tông khá nhỏ Khối lợng dao

động giảm Nội lực giảm Tiết kiệm đợc bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nênchuyển vị ngang sẽ giảm tạo tâm lí thoải mái cho ngời sử dụng

Qua phân tích, so sánh các phơng án trên chỉ có thể chọn phơng án dùng sàn sờn Dựa vào hồsơ kiến trúc công trình, Giải pháp kết cấu đã lựa chọn và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết

kế mặt bằng kết cấu cho các sàn

2.1.3 Kích thớc sơ bộ của kết cấu

a.Chọn kích thớc tiết diện khung , dầm :

ở đây ta chỉ lựa chọn kích thớc tiết diện cho một số khung dầm điển hình

- DÇm däc ( §o¹n tõ trôc 1 – 14) : hd = ) 600 ( 37 , 5 50 )

16

1 12

1 ( ) 16

1 12

1 ( ) 4

1 2

1 ( ) 16

1 12

1 ( ) 4

1 2

Chọn cột tầng 1 để kiểm tra vì có chiều dài Max

Theo bản vẽ kiến trúc ta có cos  0.000 ở trong nhà và cos – 0,750 (m) ở ngoài nhà Chọn mặt ngàm cột vào móng cách cos – 0,750 (m) là : 0,8 (m)

75 , 5

* 7 , 0

+ Cờng độ chịu nén : Rb = 11,5 Mpa.

+ Cờng độ chịu kéo : Rbt = 0,9 Mpa

+ Mô đuyn đàn hồi : Es = 27.10 3 Mpa

 Với cốt thép :

+ Với loại thép đờng kính <  10 dùng nhóm thép CI có Rs = 225 Mpa

+ Với loại thép đờng kính   10 dùng nhóm thép CII có Rs = 280 Mpa

+ Mô đuyn đàn hồi : Es = 21.10 4 Mpa

2.2 Tính toán tải trọng.

a Tĩnh tảI.

Phần tĩnh tải do trọng lợng bản thân các lớp sàn tác dụng trên 1m2 mặt bằng sàn xác định theo bảng sau

 TÜnh t¶i c¸c lo¹i têng vµ dÇm.

+ PhÇn tr¸t ®o¹n M – H1:

((7,8 - 0,5*2,4)*0,8*0,015 + 0,625*5,4*1,0*0,015)*2*1800/7,8 = 59,92

b. Ho¹t t¶i theo TCVN 2737-1995

*qmax = 0,625*qmax

Sơ đồ quy đổi hình thang Sơ đồ quy đổi hình tam giác

Bảng tính hệ số quy đổi k cho từng ô sàn

Sơ đồ truyền tĩnh tải lên khung (khung K 3 )

Bảng tĩnh tải phân bố tầng 2, 3, 4 , 5, 6, 7,8 truyền lên khung K3

g = (0,672*374,8*1,8)*2

906,72

2072,64+ Do 2 « sµn S3, d¹ng t¶i tam gi¸c :

(0,625*374,8*1,8)*3,6

1517,94+Do 2 « sµn S4 d¹ng t¶i h×nh thang truyÒn vµo:

+ Träng lîng dÇm däc (220*400)+ líp tr¸t:

209,31*3,6

+ Träng lîng têng (0,22*3,5)m : 505,8*3,5*3,6*70%

4461,16+Do cét (300*600) vµ c¸c líp tr¸t truyÒn vµo :

558,18*3,1

1730,36+ Do 2 « sµn S3, d¹ng t¶i tam gi¸c :

B¶ng tÜnh t¶i ph©n bè tÇng m¸i truyÒn lªn khung K3

+ Do 2 « sµn S2, d¹ng t¶i h×nh tam gi¸c:

40*3,6

144+ Do 2 « sµn S3, d¹ng t¶i tam gi¸c :

(0,625*352,8*1,8)*3,6

1428,84+ Do 2 « sµn sªn« truyÒn vµo:

40*3,6

144+Do 2 « sµn S4 d¹ng t¶i h×nh thang truyÒn vµo:

+ Do 2 « sµn sªn« truyÒn vµo:

Tổng cộng 2998,91

trung

+ Trọng lợng tờng sênô :115,2*3,6

* Hoạt tải tác dụng lên khung tầng 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 phơng án 1.

Sơ đồ truyền hoạt tải tầng 2, 3, 4 ,5 ,6 ,7,8 lên khung K3 phơng án 1

Bảng hoạt tải tầng 2, 3, 4, 5 ,6 ,7,8 truyền lên khung K3 phơng án 1.

Tập trung + Do 4 ô sàn S3, dạng tải tam giác :

(0,625*240*1,8)*2*3,6

1944 (KG)

P3

Tập trung + Do 2 ô sàn S3, dạng tải tam giác :

* Hoạt tải tác dụng lên khung tầng 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 phơng án 2.

Sơ đồ truyền hoạt tải tầng 2, 3, 4 ,5 ,6 ,7,8 lên khung K3 phơng án 2

Bảng hoạt tải tầng 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 truyền lên khung K3 phơng án 2.

Sơ đồ truyền hoạt tải tầng mái Sê Nô lên khung K3 phơng án 1

Bảng hoạt tải tầng mái truyền lên khung K3 phơng án 1.

Sơ đồ truyền hoạt tải tầng mái Sê Nô lên khung K3 phơng án 2.

Bảng hoạt tải tầng mái truyền lên khung K3 phơng án 2.

Trong đó: n: Hệ số độ tin cậy n = 1,2

Wo = 125KG/ m2 là giá trị áp lực gió xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995(đối với công trình nằm ở địa bàn Thành Phố Đà Nẵng,thuộc khu vực IIIB)

K: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình(lấy theo địa hình B )

Với B: chiều rộng tờng chịu áp lực gió ( B = bớc cột =3,6m )

* Tính tải trọng gió phân bố đều trên khung :

Sơ đồ tải trọng gió tác dụng vào mái tôn.

* Tính tải trọng gió tập trung tác dụng vào sênô:

88,053 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

100,601 (KN) 10,188(KN/m)

47,772 (KN)

88,053 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

100,601 (KN) 10,188(KN/m)

47,772 (KN)

88,053 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

100,601 (KN) 10,188(KN/m)

47,772 (KN)

88,053 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

100,601 (KN) 10,188(KN/m)

47,772 (KN)

84,63 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN) 97,826(KN)

10,188(KN/m)

38,864 (KN)

84,63 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

97,826 (KN) 10,188(KN/m)

38,864 (KN)

84,63 (KN)

31,103 (KN/m)

37,894 (KN)

97,826 (KN) 10,188(KN/m)

38,864 (KN)

31,856 (KN)

18,487 (KN/m)

35,932 (KN)

34,245 (KN) 11,41(KN/m)

29,989 (KN) 8,593 (KN)

4,566 (KN/m)

9,72 (KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN)

9,72 (KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72 (KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN) 9,72(KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72 (KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN)

9,72 (KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72 (KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN) 9,72(KN)

4,158

146,25(KN/m)

3,433 (KN) 4,158

(KN)

Sơ đồ chất hoạt tải 1 lên khung K3.

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72

(KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN) 9,72(KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72

(KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN)

9,72 (KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

9,72

(KN)

5,806 (KN/m)

19,44 (KN) 9,72(KN)

16,9 (KN) 7,2(KN/m)

16,9 (KN)

33,95

(KN)

2,359 (KN/m)

7,898 (KN)

3,949 (KN)

4,158 (KN) 4,158 (KN)

Sơ đồ chất hoạt tải 2 lên khung K3.

-Việc tính toán nội lực các ô bản kê đợc thực hiện theo 2 phơng pháp :

+Phơng pháp theo sơ đồ khớp dẻo : phơng pháp này cốt thép sẽ đợc tính toán 1 cách triệt để ,chấpnhận vết nứt trong giới hạn cho phép

+Phơng pháp theo sơ đồ đàn hồi: phơng pháp này cốt thép sẽ đợc tính toán các ô bản này chịu tảitrọng rung động,và không cho phép xuất hiện vết nứt

+ Ta lựa chọn phơng pháp tính toán theo sơ đồ đàn hồi thiên về an toàn

A Tính bản kê 4 cạnh.

MI MI

M2

M1 MI

Trong đó: M1: Mô men max giữa nhịp cạnh ngắn

M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài

MI: Mô men max gối cạnh ngắn

MII: Mô men max gối cạnh dài

11,  12,  91,  92, 91, 92: Các hệ số tra theo loại sơ đồ 9 trong “ phụ lục 17 sách BTCT trang

<391>” Khi tỷ số l2/ l1 = 3,9/3,6=1,08 ta nội suy đợc :

* 1000

*

mm A

a b

tt

s b





VËy chän thÐp cÊu t¹o 6 a = 200 mm cã As = 1,41 cm2

KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thÐp 6 a = 200 mm

* 1000

*

mm A

a b

tt

s b

* 1000

*

mm A

a b

tt

s b



2- TÝnh to¸n ¤9

MII MII

MI MI

M2

M1 MI

Trong đó: M1: Mô men max giữa nhịp cạnh ngắn

M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài

MI: Mô men max gối cạnh ngắn

MII: Mô men max gối cạnh dài

11,  12,  91,  92, 91, 92: Các hệ số tra theo loại sơ đồ 9 trong “ phụ lục 17 sách BTCT trang

<391>” Khi tỷ số l2/ l1 = 1,8/1,6=1,125 ta nội suy đợc :

- ë nhip gi÷a :cã m«men M 1 = 42,1 KG.m < Mct 6 = 244,28 KG.m

VËy chän thÐp cÊu t¹o 6 a = 200 mm cã As = 1,41 cm2

A

(cm2)

ChänthÐp

c s

 TÝnh to¸n cô thÓ cho phÇn tö 4.

a TÝnh to¸n cho mÆt c¾t I-I (Tr¸i).

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất:(346)

M = 188,928 KN.m

Q = -35,983 KN

- Với tiết diện giữa dầm chịu momen dơng, cánh thuộc vùng chịu nén tính toán theo tiết diện chữ T

- Xác định trục trung hoà: Mf = Rb.bf.hf.(ho - 0,5.hf)

Trong đó : hf = hbs = 9 cm

Tính bề rộng cánh bf = b + 2.Sf

0,11380

894,98 . 280.0,992.760

b Tính toán cho mặt cắt II-II (Giữa).

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất:(346)

M = 194,98 KN.m

Q = 29,767 KN

- Với tiết diện giữa dầm chịu momen dơng, cánh thuộc vùng chịu nén tính toán theo tiết diện chữ T

- Xác định trục trung hoà: Mf = Rb.bf.hf.(ho - 0,5.hf)

Trong đó : hf = hbs = 9 cm

Tính bề rộng cánh bf = b + 2.Sf

0,11380

923, 4 . 280.0,9923.760

M

mm

c Tính toán cho mặt cắt III-III (Phải).

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất:

M = -466,68 KN.m

Q = 225,892 KN

- Với tiết diện cuối dầm chịu momen âm, cánh thuộc vùng chịu kéo tính toán theo tiết diện chữ nhật bh = (3080) cm

2535 . 280.0,865.760

Vậy: Qmax = 696141 (N) < Q = 225892 ( N) Thảo mãn điều kiện hạn chế

* Kiểm điều kiện Tính toán cốt đai:

Qi max  0,75.Rbt.b.ho = 0,75.0,9.300.760 = 153900 (N)

Nhận thấy Qi max = Q = 225892 ( N ) > 153900 ( N)  phải tính cốt đai

Do dầm có chiều cao  80cm nên chon đờng kính cốt thép đai là  8 và là thép C- I nên có Rsw

=175Mpa , Asw = 0,503 cm, 2 nhánh

*Tinh khoảng cách đai theo các điều kiện :

Khoảng cách cho phép lớn nhất giữa các cốt đai (Smax)

Q

h b R

Sct = Min( h/3 ,150mm) = Min( 800/3 , 150) =Min(266,7 , 150)mm

Vậy thiên về an toàn khoảng cách các cốt đại vị trí đầu dầm ( 1/4 nhịp) ta lấy là :

R A

- Còn đoạn ở giữa dầm lấy S2 = Sct = min(3h/4, 200mm)

 Sct2 = min(2400/4 , 500 mm) = min(600mm , 200 mm ) Vậy cũng thiên về an toàn ta lấy ađ

đoạn giữa dầm có ađ = 20 cm ( đoạn giữa dầm )

 Tính khoảng cách giữa các lớp cốt đai theo tính toán Stt đợc xác định theo công thức :

8.0,9.300.760 2.50,3.175

430

Chọn khoảng cách cốt đai để bố trí S = min(S1,Stt) = min(150; 430mm) = 150mm

=> Từ Smax , S ta chọn khoảng cách đai nh sau :

- Chọn đoạn đầu dầm Lđ = 1/4Ld có S1 = 8a150

- Chọn đoạn giữa dầm Lđ = 1/2Ld có S2 = 8a200

 Kiểm tra điều kiện cốt xiên:

sw sw

A R

N mm S

Qu = 383602 N

Ta có Q = Qmax = 225892 (N) < Qu = 383602 (N) => không phải tính cốt xiên

3 Tính toán cốt treo cho dầm khung:

Tại vị trí mà dầm dọc kê lên dầm khung phải có gia cố tránh trờng hợp bị dật đứt để trống lại

ta sử dụng cốt treo dạng đai

Lực tập trung do dầm dọc truyền vào là:

P = P1 + P2

- Trong đó: P1: Là lực tập trung do tĩnh tải truyền vào

P2: Là lực tập trung do hoạt tải truyền vào

h P h R

0,155 m2 =1,55cm2

- Dùng đai 8, hai nhánh thì số lợng đai cần thiết là:

w 1,55

1,54 2.0,503

s d

5.2 Tính toán cột

a Tính cho tiết diện trên:

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất(3457):

Hệ số xét ảnh hởng của tảI trọng tác dụng dài hạn:

Do M và Mdh cùng dấu nhau nên hệ số 1 xác định theo công thức :

1 o

b Tính cho tiết diện dới :

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất(346):

Hệ số xét ảnh hởng của tảI trọng tác dụng dài hạn:

Do M và Mdh cùng dấu nhau nên hệ số 1 xác định theo công thức :

1 o

- Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách cốt đai không đợc vợt quá 10d2

( Cầu thang 3 đợt ) 6.1 Số liệu tính toán

1 Đặc điểm cấu tạo kết cấu và kiến trúc của cầu thang.

- Đây là cầu thang bộ chính dùng để lu thông giữa các tầng nhà Cầu thang thuộc loại cầu thang 3

đợt có cốn, đổ bê tông cốt thép tại chỗ

- Bậc thang đợc xây bằng gạch đặc, mặt bậc láng granitô

Lan can cầu thang đợc làm bằng thép INOX

- Tại tầng 2 : Tổng số bậc cầu thang là: 28 bậc từ tầng 1 lên tầng 2 và 26 bậc cho các tầng còn lại, kích thớc bậc cao h = 15cm, rộng b = 30cm

- Cầu thang bắt đầu từ tầng 1 Kiến trúc cầu thang không thay đổi từ tầng 1 đến sàn tầng 8, vì vậy khi tính toán chỉ cần tính cho 1 tầng điển hình

* Đặc điểm kết cấu:

- Cầu thang là 1 kết cấu lu thông theo phơng thẳng đứng của toà nhà và chịu tải trọng động của conngời Khi thiết kế ngoài yêu cầu cấu tạo kiến trúc phải chọn kích thớc các dầm và các bản sao chokhống chế đợc độ võng của kết cấu, để tạo cảm giác an toàn cho ngời sử dụng Bản thang kê lên 2dầm,cốn và tờng , bản chiếu nghỉ và bản thang đợt 2 là bản BTCT gẫy khúc kê lên dầm chiếu nghỉ

+8,1 +12,0 +15,9 +19,8 +23,7

3 Tính toán thang tầng điển hình.

a Sơ đồ kết cấu :

Cầu thang đợc cấu tạo từ BTCT toàn khối các bộ phận liên kết với nhau nh sau :

+ Bản liên kết với cốn ,dâm và tờng theo sơ đồ bản kê bốn cạnh

+ Cốn liên kết với dầm theo sơ đồ khớp

+ Dầm chiếu nghỉ liên kết với cột theo sơ đồ 2 khớp cố định

+ Dầm chiếu tới liên kết khớp tờng

1 ( ) 16

1 12

1 ( ) 4

1 2

1 ( ) 16

1 12

1 ( ) 4

1 2

1 ( ) 16

1 12

1 ( ) 4

1 2

- Chiều dài của bản thang theo phơng mặt phẳng nghiêng là l2 (m )

- Chiều rộng của bản thang theo phơng cạnh ngắn là l1 =1,65 (m)

-L 2 , 32 2 1 , 2 2 2 , 612m

Bản thang đợc kê lên dầm chân thang và dầm chiếu nghỉ do đó khi tính toán nội lực ta cắt dảibản 1m theo phơng cạnh L2 =2,612 m ta có sơ đồ tính nh sau :

* 0,15 0,3

0,15 0,3 g

2 2

* 15 , 0 3 , 0

0,15 0,3 g

2 2

0,15

* 0,3

* 0,5 g

2 2

- Thµnh phÇn t¶i träng t¸c dông vu«ng gãc víi b¶n thang lµ :

M2 = 12* P, +  52* P,,

MI = 51*P

Trong đó: M1: Mô men max giữa nhịp cạnh ngắn

M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài

MI: Mô men max gối cạnh ngắn

MII: Mô men max gối cạnh dài

11,  12,  51,  52, 51: Các hệ số tra theo loại sơ đồ 5 trong “ phụ lục 17 sách BTCT trang

<391>” Khi tỷ số l2/ l1 = 2,612/1,65 =1,58 ta nội suy đợc :

- ở nhip giữa :có mômen M 1 = 171,48 KG.m < Mct6 = 244,28 KG.m

=> Vậy ta chọn thép cấu tạo 6 a = 200 mm có As = 1,41 cm2

- ở gối :có mômen M I = 230,18KG.m < Mct 6 = 244,28 KG.m

=> Vậy ta chọn thép cấu tạo 6 a = 200 mm có As = 1,41 cm2

* Tính theo phơng cạnh dài:

- ở nhip giữa :có mômen M 2 = 88,86 KGm < Mct 6 = 244,28 KG.m

=> Vậy ta chọn thép cấu tạo 6 a = 200 mm có As = 1,41 cm2

- Bản thang đơt 2 và bản chiếu nghỉ là bản gãy khúc hình ch Z (gồm bản B2 ,B3)

-Tính toán và cấu tạo cho bản B2 và B3 làm việc theo cạnh có chiều dài là1,8 m

.- Từ đó ta có sơ đồ tính toán bản thang B2 và B3 nh sau :

- Coi Bản làm việc một phơng.Ta cắt một dải bản rộng1m theo phơng cạnh ngắn để tính toán Coibản là dầm đơn giản kê lên hai gối tựa chịu tải trọng phân bố đều

a:sơ đồ tính nh sau :

* 44 ,

0

max

65

* 1000

* 5 , 11

10 13 , 369

*

*b h R

M

b m

* 1000

*

mm A

a b

tt

s b



b.Bè trÝ thÐp b¶n B2.B3.

* 5 , 11

* 174 , 0

R b o



150,1 mm2 = 1,5 cm Chän thÐp 114 cã As = 1,539 cm2

* TÝnh to¸n cèt ®ai cèn thang:

KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ cho tiÕt diÖn chÞu lùc c¾t lín nhÊt:

Tên tải Các lớp tạo thành Giá trị Đơn vị

* 4 , 1026

* 8

Dựa vào sơ đồ tính ta s dụng phần mềm SAP2000 để tính toán và chạy nội lực :

Ta sử dụng đơn vị trong SAP2000 để tính là (KN.m.C)

Biểu đồ mômen dầm chiếu nghỉ

*

*b h R

M

m

- Từ m = 0,182 , tra bảng bằng phơng pháp nội suy   1  1  2 * m = 0,308

280

360

* 220

* 5 , 11

* 308 , 0

02 , 10

%

0

h b

Es E

4 3

21.1027.10 = 7,78)

=>Vậy thoả mãn điều kiện ứng suất nén chính không phải thay đổi tiết diện dầm

- Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai:

bt o

Q 0,75*R *b*h =0,75*R *b*hbt o  0,75*0,9*220*360 53460N 

Vậy: Qmax 0,75*R *b*hbt o bê tông không đủ chịu cắt ,cần phải tính cốt đai chịu cắt

Phải tính toán cốt đai

Q

h b R

S b f n bt

2 0 4

max

*

*

* ) 1

2 0

[

Q

h b

R bt

n f

=4*175*2*28,3*

2 2

3

10

w1=1+5*7,78*1,29*10 3=1,0502;  1=1- *R b=1- 0,01*11,5=0,885

Qmax=56970 N ~ 0,3*w1 * b1*Rb*bd*h0 = 0,3*1,0502*0,885*11,5*220*360

= 253957 N > Qmax= 56970 N Thoả mãn yêu cầu tính toán

*Kiểm tra cốt xiên:

sw bt

n f

Tại vị trí cốn kê lên dầm chiếu nghỉ, cần có cốt treo để gia cố cho dầm chiếu nghỉ Lực tập trung

2 Tính toán dầm chiếu tới(DT1):

Dầm chiếu tới có kích thớc tiết diện (220*400)( mm)

a:.sơ đồ tính :