thiết kề sàn thi công bể nước Đồ Án Thiết kế chung cư phú cường

Xác định bề dày sàn h s : Khi chọn chiều dày sản phải thỏa các điều kiện sau Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động , dịch chuyển khi chịu tải trọngngang gió, bảo, động đất.... Trọn

TÍNH TOÁN KẾT CẤU

CÔNG TRÌNH NHIỆM VỤ:

1 TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TỪ TRỤC A ĐẾN TRỤC M

2 TÍNH TOÁN CẦU THANG CHÍNH

3 TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

4 TÍNH TOÁN VÀ VẼ KHUNG TRỤC B

5 TÍNH TOÁN VÀ VẼ MỘT KHUNG TRỤC E

6 THIẾT KẾ HAI PHƯƠNG ÁN MÓNG

PHẦN I

Tầng điển hình bao gồm các phòng: Phòng khách, phòng ngủ, nhà bếp, phòng vệ

sinh, ban công, sân phơi, hành lang…

P.NGỦ

SP

WC SP

WC WC

SP SP

P.NGỦ P.NGỦ

BẾP BẾP

I CHỌN VẬT LIỆU VÀ KÍCH THƯỚC SÀN

Do công trình sử dụng kết cấu khung chịu lực là chính nên dùng phương án sàn BTCT đổ toàn khối là giải pháp tương đối tốt nhất vì sàn có khả năng chịu tải lớn và làm tăng độ cứng , độ ổn định cho toàn công trình

1.Vật liệu : ( lấy số liệu dựa theo TCVN 5574-1991)

 Bêtông :

-Bêtông được chọn thiết kế cho phần tử cột, dầm, sàn và móng là bêtông mác

250 với các chỉ số :

+ Cường độ tính toán chịu nén : Rntt= 110 [ kG/cm2 ]+ Cường độ tính toán chịu kéo : Rktt= 8,8 [ kG/cm2 ]+ Môđun đàn hồi : Eb = 2.65105 [ Kg/cm2 ]

+ Hệ số Poisson µ = 0,2

+ Module đàn hồi : Ea =2.1106 [ Kg/cm2 ].

2 Xác định bề dày sàn (h s ) :

Khi chọn chiều dày sản phải thỏa các điều kiện sau

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

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

Chọn bề dày sàn theo công thức sau : D L1

với D = 1 ( do tải trọng thuộc loại tương đối nhẹ )

m = 45 (đối với bản kê bốn cạnh)L1 = là cạnh ngắn của ô bản sàn Lấy giá trị L1= 4,5 để tính chọn chobản:

45

hs   cm ; để đảm bảo cho sàn ít bị rung và trừ ra cho việc dặt các đường ống diện, nước ta chọn chiều cao sàn là hs = 12cm cho các loại sàn trong nhànhư phòng ngủ, ăn,bếp,khác, wc, sân phơi…

Các sàn ban công, hành lang có kích thước ô bản nhỏ hơn do đó ta chọn chiều dày

la hs = 8cm

3 phân loại sàn

Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, cấu tạo, điều kiện liên kết, giải pháp kết cấu dầm sàn, kích thước sàn Ta chia ra làm 12 loại ô bản khác nhau

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN :

Các số liệu về tải trọng lấy theo TCVN 2737 – 1995 : Tải trọng và tác động –

tiêu chuẩn thiết kế

Hệ số vượt tải lấy theo bảng 1 , trang 10 – TCVN 2737 - 1995.

Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn lấy theo “ sổ tay thực hành kết

cấu công trình” của (TS Vũ Mạnh Hùng thuộc Đại học Kiến Trúc Tp.HCM)

Dựa vào các lớp cấu tạo sàn ta xác định được tĩnh tải do trọng lưọng bản thân sàn dưới dạng phân bố đều trên sàn Kết quả tính được ghi trên các bảng tính tải trọng ở phần bên dưới.

TĨNH TẢI SÀN PHÒNG KHÁCH,PHÒNG ĂN, BẾP,PHÒNG NGỦ

Loại

Tải

trọng Lớp cấu tạo

Chiều dày  (cm) )

tc (kG/

m) 3 )

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán g tt (kG/ m) 2 )

tc (kG/

m) 3 )

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán g tt (kG/m) 2 )

tc (kG/

m) 3 )

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán g tt (kG/ m) 2 )

Tải trọng Lớp cấu tạo

Chiều dày  (cm) )

tc (kG/

m) 3 )

Hệ số vượt tải n

Tải trọng tính toán g tt (kG/

* Tĩnh tải do trọng lượng bản thân của tường ngăn.

Trọng lượng bản thân của tường ngăn được tính tính tổng cộng trên từng sàn sau đó chia cho diện tích sàn đó để có tải trọng dưới dạng phân bố

Các tường ngăn được Xây bằng gạch dày 100mm cao 3.5-0.12=3.38m trọng lượngbản thân  1800kg m/ 3 Từ đó ta tính đượng tải do tường ngăn trong các sàn như sau (lấy giá trị lớn nhất)

TĨNH TẢI DO TRỌNG LƯỢNG TƯỜNG NGĂN

Loại

sàn

Diện tích sàn (m) 2 )

Chiều dài tường (m) )

Trọng lượng tổng cộng (kg)

Trọng lượng phân bố (kg/m) 2 )

Ta tra hoạt tải theo qui phạm tải trọng và tác động (TCVN 2737-1995) Aùp dụng đối với các loại phòng thuộc nhà ở kiểu căn hộ:

Khi tính hoạt tải sàn, tải trọng được giảm theo qui phạm : TCVN 2737-1995 như sau:

m) 2 )

Phòng khách,Phòng ngủ ,vệ

sinh, phòng ăn , bếp, sân phơi

+ Hoạt tải sàn hành lang tính bằng cách lấy hoạt tải trong phòng cộng thêm 100

(lấy theo kinh nghiệm của giáo viên hướng dẫn)

+ Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số ΨA1 (khi A

>A1=9m2)

ΨA1=0.4+0.6/ A / A1

Trong đó A : diện tích chịu tải, tính bằng m2

3 Tải trọng tác dụng lên từng loại sàn:

Lớp vữa chống thấp ở phòng vệ sinh được chia đều ra cho tải trọng ở cả phòng Giả sử dùng vữa chống thấm trát lớp 3cm ta có tải rọng phân bố đều do chống thấm là 79,2kg/cm2 diện tich sàn vệ sinh ở các phòng là bằng nhau và bằng

(kg/m) 2 )

Tĩnh tải do bản thân tường g s tt (kg/

m) 2 )

Hoạt tải tính toán

p s tt (kg/m) 2 )

Hệ số giảm) hoạt tải

Ψ A1

Tải trọng tính toán tổng cộng (kG/m) 2 )

III TÍNH NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP SÀN

1 Tính cốt thép các ô loại bản kê bốn cạnh : (S1,S2,S3,S4,S5,S7)

a Tính nội lực

Các bản làm việc theo 2 phương ( L2 / L1 < 2 ) ; liên kết ngàm 4 cạnh và tảiphân bố đều (loại ô bản số 9)

Tính toán các ô bản theo sơ đồ đàn hồi Dùng các bản tra có sẵn ( theo sách

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP PHẦN CẤU KIỆN NHÀ CỬA Tg Võ bá Tầm Đại

học BK Tp Hồ chí minh) để tính Tra bảng các hệ số m91 ;m92 ; k91 ; k92

Mô men dương ở giữa nhịp theo phương L1, L2.

Các hệ số m91, m92 , k91 , k92 được tra trong bản tra trang 379

BẢNG TÍNH NỘI LỰC CỦA Ô SÀN

Từ kết quả tính nội lực có được Moment ta tính được diện thích thép sàn theo các công thức sau đây :

Với kích thươc sàn hs>10cm do đó chọn abv = 1.5 cm ;  ho = 12-1.5=10.5 (m)Với kích thươc sàn hs=8cm <10cm do đó chọn abv = 1 (m)

 ho = 8 -1=7 (m)

Tính theo các bước sau:

- bước 1) tính: A = 2

0

bh R

M

a

Với: Ra = 2300 (kG/cm2) (thép AI)

Lập bảng tính với EXCEL

BẢNG TÍNH CỐT THÉP

Ô

sàn

Vị trí

Giá trị m) ô m) en (T.m) )

c K iểm) tra độ võng theo công thức cúa lý thuyết bản m) ỏng đàn hồi:

• Xét ô bản lớn nhất là ô số 1 có kích thước 7.1mx4.5m,

Thiên về an toàn xét theo công thức của bản tựa đơn

Công thức :

y

k D

KL2

(2.1)Trong đó:

kw : Hệ số tra bảng theo tỉ số 2 cạnh ly / lx

( Theo sách CẤU TẠO BÊ TÔNG CỐT THÉP của Bộ xây dựng – NXB XÂY DỰNG) 2004

ly / lx= 7,1 / 4,5=1,578 => kw= 0,018 (với hệ số Poisson  = 0.15)

K = pLxLy

p : tải trọng phân bố tác dụng lên sàn tác dụng lên sàn: ptt =794 (kG/m2)

Khi tính độ võng thì ta tính với giái trị tiêu chuẩn: ptc =794/1,15 =690 (kG/m2)

Chuyển vị ở giữa bản f = 22046 7102 0,018

39038363



 = 0,5003 cmVới Bê tông B#250 có hệ số Poisson  = 0.2 ta dùng công thức chuyển đổi sau

f1 = 2

2

2 1

2 0 1

2 Tính cốt thép các ô loại bản dầm

Các bản sàn loại dầm gồm: S6, S8, S11

p.l 2

2 2

Từ kết quả tính nội lực có được Moment ta tính được diện thích thép sàn theo các bước sau đây :

- bước 1) tính: A = 2

0

bh R

M

a

Với: Ra = 2300 (kG/cm2) (thép AI)

Lập bảng tính với EXCEL

Các giá trị được tính trong bảng sau :

3 Kiểm tra các vị trí giản yếu do sàn vệ sinh bê tông.

Do tại vị trí sàn vệ sinh ta làm thụt xuống 2 cm do đó ta kiểm tra lại giảm yếu tại các ô có sàn vệ sinh và lấy thép theo các ô đã được trừ đi 2cm dày để bố trí

PHẦN II TÍNH TOÁN CẦU THANG CHÍNH (TÍNH CẦU THANG SỐ 3)

MẶT CẮT CẦU THANG

MẶT BẰNG CẦU THANG

I XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN THANG.

1 Tải trọng tác dụng lên bản thang dốc :

g i (kG/ m) 2 )

3

LỚP VỮA TRÁT d=15mmBẢN THANG BÊ TÔNG d=120BẬC THANG GẠCH d=120mmLỚP VỮA LÓT d=15mmGẠCH THẠC BÀN d=20mm

Hoạt tải

Tra theo Qui phạm TCVN 2737 – 1995 : ptc = 400 kg/m2

 ptt = n.ptc = 1,2.400 = 480 kg/m2

Tổng tải trọng

Do cắt ra 1m bản thang để tính do đó ta có:

g i (kG/

m) 2 )

Tổng tải trọng

Do cắt ra 1m bản thang để tính do đó ta có:

q2= gtt+ ptt=442,8+480=922,8 kG/m

II XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN THANG.

1 Sơ đồ kết cấu bản thang.

Khi thi công xong phần khung rồi mới đúc phần câù thang sau Do đó cầu thang và khung, sàn, không đảm bảo tính toàn khối Do đó tính theo sơ đồ kết cấu 2 đầu khớp Một đầu gối cố định và gối di động Sau đó lấy 30 % thép tính được ở nhịp bốtrí lên trên gối và tiết diện gãy khúc Tiến hành kiểm tra lại với sơ đồ dầm 2 đầu khớp cố định và dầm 2 đầu ngàm

Dựa vào sơ đồ kích thước bản thang và bản vẽ kiến trúc ta xác định kết cấu cầu thang sau đây:

+ Vế thứ nhất từ tầng dưới lên chiếu nghỉ

+ Vế thứ hai từ chiếu nghỉ lên tầng trên

+ Vế trung gian giữa hai vế.

VẾ TRUNG GIAN

b Xác định nội lực trong vế 1

Lực phân bố q3 là do phản lực tại gối trung gian truyền xuống

Xét bài toán tổng quát sau:

+ Tiết diện trên đoạn xiên:

Lấy gốc toạ độ tại C chiều dương hướng từ trái sang phải

Xét tiết diện có toạ độ x bất kỳ giá trị mô men tại đó xác định theo:

1

.cos2

C

V M

q



+ Tiết diện trên đoạn thẳng

Lấy gốc toạ độ tại C chiều dương hướng từ phái sang trái

Xét tiết diện có toạ độ x bất kỳ giá trị mô men tại đó xác định theo:

2 max

2

2

D

V M

Giá trị mô men lớn nhất tại tại bản nghiêng:

Tại vị trí cách C đoạn 2563.0,857 2,148

Tại vị trí cách D một khoảng: 2548 2,164

1177, 4

x  m Nằm ngoài đoạn ngang

Giá trị mô men ở đầu đoạn ngang là:

2 1,3

Xét bài toán tổng quát:

Lực phân bố q3 là do phản lực tại gối trung gian truyền xuống

Xét bài toán tổng quát sau:

+ Tiết diện trên đoạn xiên:

Lấy gốc toạ độ tại A chiều dương hướng từ trái sang phải

Xét tiết diện có toạ độ x bất kỳ giá trị mô men tại đó xác định theo:

2

1

1

.cos2

A

V M

q



+ Tiết diện trên đoạn thẳng

Lấy gốc toạ độ tại B chiều dương hướng từ phái sang trái

Xét tiết diện có toạ độ x bất kỳ giá trị mô men tại đó xác định theo:

2

2 2

2

2

B

V M

Giá trị mô men lớn nhất tại tại bản nghiêng:

Tại vị trí cách A đoạn 2563.0,857 2,148

Tại vị trí cách B một khoảng: 2548 2,164

1177, 4

x  m Nằm ngoài đoạn ngang

Giá trị mô men ở đầu đoạn ngang là:

2 1,3

III TÍNH CỐT THÉP

a.Cốt thép ở giữa nhịp

R R

lượng cốt thép

Chọn thép 12a100

b Cốt thép tại gối

Lấy 40% mômen lên để tính cốt thép cho gối lấy Mgối = 0,4.2752=1101 (kG.m)A= Mmax /Rnbho2=1101x100/110x100x102=0,1

=0.5(1+)=0.5(1+ 1 2 0,075 x ) =0,947

Fa= Mmax /Raho=1101x100/(2800x0,947x10)=4,15 (cm2)

Chọn thép 10a180 Fa = 4,36 (cm2)

Hàm lượng cốt thép  =Fa/bho=4,36/(100x10)=0,436 %

R R

lượng cốt thép

Chọn thép 10a180

IV KIỂM TRA LẠI THEO CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC:

1 Kiểm) tra m) ô m) en âm) :

Tuy tính toán với sơ đồ dầm gãy 2 đầu khớp một đầu cố định và một đầu tự do Nhưng thực tế làm việc của bản thang vẫn có mô men âm ở hai đầu và và ở đoạn gãy khúc do đó ta tính toán kiểm tra với 2 sơ đồ là:

- Dầm gãy 2 đầu khớp cố định để kiểm tra mô men âm tại đoạn giao giữa chiếu nghỉ và cầu thang

- Dầm gãy 2 đầu ngàm ở 2 đầu để kiểm tra lại mômen âm tại gối

(Do 2 vế thang có nội lực như sau do đó giải 1 vế)

Sơ đồ và nội lực như sau:

Kết quả giải nội lực cho ta:

Mô men lớn nhất ở đoạn gãy khúc là: 981,75 kG.m < 1101 kG.m

Mô men lớn nhất ở gối là: 1038 kG.m < 1101 kG.m

 Giá trị mô men chọn ở trên để tính chịu mô men âm ở gối cũng như ở đoạn giữa là hợp lý

2 Kiểm) tra khả năng chịu cắt:

Lực cắt lớn nhất trong dải bản thang 1m là : Q=2563 (kG)

Kiểm tra Khả năng chịu cắt của bêtông

Q=k1xRkxbxh0=0,6x8,8x12x100 = 6336 (kG)

Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại theo phương ứng suất chính thì:

Qmax < k0xRnxbxh0=0.35x110x12x100=46200 (kG)

 bản thang đảm bảo chịu cắt

3 kiểm) tra khả năng chịu nén:

Với sơ đồ tính bản 2 đầu khớp ta có lực dọc lớn nhất trong bản thang là N=7965(kG) và mômen lớn nhất trong bản M = 981,75 kG.m tác dụng lên diện tích 100x12cm

Khả năng chịu nén của bê tông là: 110x12x100=132000 (kG) rất lớn Do đó takhông cần kiểm tra điều kiện chịu nén uốn đồng thời

V TÍNH TOÁN DẦM CHIẾU NGHỈ:

Chọn dầm chiếu nghỉ tiết diện 20(cm) )x30(cm) )

Sơ đồ tính như dầm đơn giản một nhịp

Sơ đồ kết cấu :

- Giá trị moment lớn nhất:

5751.10

9,94( ) 2800 0.7655 27

R R

lượng cốt thép

3,4m

q = 3980 kg/

m

MMAX = 5758 kg.m

Thép chịu mômen âm ở gối lấy 40% thép ở nhịp lấy lên Fa=0,4x9,94=3,976 cm2.

Q q

1,5 1,5.8,8.20.27

28, 446766

Khoảng cách đai lấy theo cấu tạo(đối với dầm có chiều cao h<450) :

+ khoảng cách đai cấu tạo đầu dầm: uct 

(Bố trí cốt thép xem bản vẽ chi tiết)

PHẦN III TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

Hồ nằm giữa trục B-C và trục 4-6

I TÍNH NẮP BỂ.

A TÍNH BẢN NẮP

Tải tác dụng lên nắp bể:

Chọn chiều dày bản nắp bể là 8cm

Tỉnh tải :

Thành phần

Chiếu dày (cm) )

Tải tiêu chuẩn (kG/m) 2 )

Hệ số an toàn

Tải tính toán (kG/ m) 2 )

Ta có 2

1

4,51,1543,9

B TÍNH DẦM NẮP:

1.sơ đồ tính và nội lực:

Dầm nắm có 4 dầm ở bốn cạnh gồm 2 loại DN1, và DN2 Dầm nắp nhận tải trọng từ bản nắp truyền vào sơ đồ truyền tải như hình vẽ:

Các dầm nắp chọn sơ bộ tiết diện là 200x300

+ Dầm) DN1 tiế diện 20x30 cm)

Tải tác dụng lên dầm nắp:

Tải bản thân dầm:

Mô men lớn nhất tại nhịp M = 1298 (kg.m)

Lực cắt lớn nhất tại gối Q=1078,6 (kg)

+ Dầm) DN2 tiết diện 20x30 cm)

Tải tác dụng lên dầm nắp:

Tải bản thân dầm:

Mô men lớn nhất tại nhịp Mmax = 1891 (kg.m)

Lực cắt lớn nhất tại gối Q= 1361 (kg)

R R

Cốt thép chịu môment âm chọn 212

Kiểm tra điều kiện chịu cắt

+ Kiểm tra điều kiện hạn chế (nhằn đảng bảo bê tông không phá hoại trên tiết diệnnghiêng theo ứng suất nén chính)

ĐK Q k R b h 0 .n 0

Q = 1078,6 < 0.351102026 = 20020 kG => thoả điều kiện

+ Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tông:

Q = 1078,6 < 0,68,82027 = 2745,6 kG Vây Q k R b h 1 .k 0 Nên ta chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo đai 6 U=150mm

R R

Cốt thép chịu môment âm chọn 212

Kiểm tra điều kiện chịu cắt

+ Kiểm tra điều kiện hạn chế (nhằn đảng bảo bê tông không phá hoại trên tiết diệnnghiêng theo ứng suất nén chính)

ĐK Q k R b h 0 .n 0

Q = 1361 < 0.351102026 = 20020 kG => thoả điều kiện

+ Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bê tông:

1 .k 0

Q k R b h

Q = 1078,6 < 0,68,82026 = 2745,6 kG Vây Q k R b h 1 .k 0 Nên ta chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo đai 6 U=150mm

II.TÍNH THÀNH BỂ NƯỚC :

Thành bể chịu các lực sau:

Thành bể chịu uốn

Thành bể chịu nén do trọng lượng bản thân rất nhỏ do đó bỏ qua:

Thành bể chịu kéo do áp lực nước:

1, 4

a h b h

Tải trọng tác dụng lên dải la tải trọng do nước phần bố Như hình vẽ Không có tải trọng gió

Kế quả nội lực được giải bằng cách tra trong bảng tra có sẵn trang 10 “Sổ tay

kết cấu” (Vũ Mạnh Hùng).

Mô men dương lớn nhấn tại nhịp max 2

33,6

p l

tại vị trí cách ngàm đoạn x= 0,553.l

Mô men dương lớn nhất tại gối min 2

M =

15

q l

Lực cắt tại ngàm 1

2

Q =

5 plLực cắt tại gối 2

Kết quả giải:

Mô men dương lớn nhấn tại nhịp max 2

Chọn bề dày của thành bể là 10 (cm)

Lớp bê tông bảo vệ a = 1,5 (cm)

h0=10-1,5=8,5 (cm)

Lấy momen lớn nhất tại ngàm M=182,9 kG.m để tính cốt thép

0

bh R

a

F

b h = 0,95 100 0.11%

100 8,5 Chọn thép thành bể là 6a200 Bố trí làm 2 lớp thép

4 Kiểm tra khả năng chịu kéo dọc thành bể:

Thành bể chịu uốn đã tính toán ở trên

Thành bể chịu nén do trọng lượng bản thân rất nhỏ do đó bỏ qua:

Thành bể chịu kéo do áp lực nước:

Cắt 1 cm đáy bể ra để tính toán

Aùp lực nước lớn nhất tại đáy bể là p h=1000x1,4=1400 (kG/m2)

Lực này gây ra lực áp lực phân bố dài của dải bể 1 (cm) là:

Lực kéo lớn nhất trọng thành ngắn bể T1 = 2.q.L1/2 = 2.14.4,5/2=63 (kG)

Lự này tác dụng lên diện tích thành Fb= 10.1=10cm2 ở đáy bể

khả năng chịu kéo của bê tông là 8,8 (kG/cm2)

Do đó thành bể đủ khả năng chịu kéo do áp lực nước.

5 Kiểm tra khả năng chống nứt của thành bể:

Lý thuyết tính trình bày ở phần tính nứt bản đay bể:

Ta có kết quả tính nư sau:

Mom) ent

Giá trị Mom) ent (kG.m) )

Ta thấy a n < a gh = 0,2(mm) nên đáy hồ thỏa mãn điều kiện về khe nứt

III TÍNH ĐÁY BỂ.

A TÍNH BẢN ĐÁY

1.Sơ đồ tính

Nắp bể có tỉ số 2 cạnh là: 4,5/3,9=1,154 Do đó ta tính nắp bể như bản kê ngàm bốncạnh, kê vào thành bể có cạnh dài L2=4,5m cạnh ngắn L1=3,9m