Đồ án thiết kế công trình gồm 10 tầng (1 tầng trệt và 9 tầng lầu), mặt bằng chữ nhật (40x27m), tổng diện tích đất xây 1080m2

Lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp với kiến trúc Trong cơng trình hệ sàn cĩ ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc khơng gian của kết cấu..  Giá trị tải trọng tường trực tiếp trên sàn : Do t

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC 1.1 Giải pháp kiến trúc

1.1.1 Mặt bằng và phân khu chức năng

Mặt bằng cơng trình hình chữ nhật, chiều dài 40m chiều rộng 27m chiếm diện tích đất xây dựng là 1080m2.

W.C i=2 %

ĂN P.NGỦ 4

W.C W.C

i=2%

SÂN PHƠI i=2 %

SÂN PHƠI i=2 %

P.NGỦ 2

P NGỦ 1

P NGỦ 2

W.C W.C

i=2%

i=2%

P.NGỦ 4

ĂN ĂN

P.NGỦ 3

P SH

W.C W.C i=2 %

i=2%

i=2%

P.NGỦ 4

P.KHÁCH P.NGỦ 1

P KHÁCH ĂN

P.NGỦ 3

P SH

i=2 % W.C

1800 1600 1650

1800 1650 1600 1800

1800 1150

2100 1150

1150 1800 1150 1800

1800

8000

1150 1600

1800 1650 1650 1800 1600

1800 1150

1800 1150

1150 2100

1150 1800 1600

1800 1650 1650 1800 1800 1600

8000 1800

1150

8000 8000

8000 8000

Tầng trệt: cao 4.4m bố trí văn phịng các cơng ty, các cửa hàng buơn bán, quán ăn,

dịch vụ phụ vụ nhu cầu dân cư trong chung cư và người dân bên ngồi.

Tầng 1 – 9: bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở Giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo

khơng gian rộng để bố trí các căn hộ bên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách

Hình 1.1.1.1 1.1: Mặt bằng tầng điển hình

ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt rất phù hợp với xu hướng và sở thích hiện tại, có thể dễ dàng thay đổi trong tương lai.

+22.1m +25.4m

+32.0m

+28.7m +35.3m

± 0.0m +18.8m

40000

8000 8000

và bảo đảm thông thoáng.

Hình 1.1.1.1 1.2: Mặt đứng công trình

1.2.2 Căn hộ 127 m2

P.NGỦ 2 P.NGỦ 4

24m2 P.KHÁCH

P.NGỦ 1

1.3 Lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp với kiến trúc

Trong cơng trình hệ sàn cĩ ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc khơng gian của kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là điều rất quan trọng.

Ta xét phương án hệ kết cấu sàn sườn: cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.

 Nhược điểm:

− Chiều cao tiết diện dầm cột lớn và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn.

− không tiết kiệm chi phí vật liệu.

− Không tiết kiệm không gian sử dụng.

Tuy nhiên ưu điểm là tính toán đơn giản.Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công Trong đồ án này em chọn phương án sàn sườn.

1.4 Hệ kết cấu chịu lực công trình:

Chọn kết cấu khung chịu lực kết hợp lõi thang máy ở giữa công trình là kết cấu chịu lực chính cho công trình CHUNG CƯ Phù hợp với mặt bằng kiến trúc và như quy

mô công trình.

CHƯƠNG 2 : DỮ LIỆU THIẾT KẾ SƠ BỘ 2.1 Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 2737 -1995: Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 5574 -2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 198 -1997 : Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối TCVN 195- 1997 : Nhà cao tầng - Thiết kế cọc khoan nhồi.

TCVN 205 -1998 : Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

2.2 Chọn vật liệu

2.2.1 Bê tông

 Bê tông sử dụng cho kết cấu dùng B25 với các chỉ tiêu như sau:

− Khối lượng riêng: γ = 25kN/m3.

− Cường độ tính toán: Rb = 14.5MPa.

− Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt = 1.05MPa.

− Mô đun đàn hồi: Eb = 30 x 103MPa

2.2.2 Cốt thép

 Cốt thép d ≥10 dùng cho kết cấu dùng loại AIII với các chỉ tiêu:

− Cường độ chịu nén tính toán: Rs= 365MPa.

− Cường độ chịu kéo tính toán: Rsc= 365MPa.

− Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw = 290MPa.

− Mô đun đàn hồi: Es = 2x105MPa.

 Cốt thép trơn d <10 dùng loại AI với các chỉ tiêu:

− Cường độ chịu nén tính toán: Rs = 225MPa.

− Cường độ chịu kéo tính toán: Rsc = 225MPa.

− Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw = 175MPa.

− Mô đun đàn hồi: Es = 2.1x105MPa.

2.3 Sơ đồ bố trí cột và kích thước tiết diện

2.3.1 Chọn chiều dày sàn

Quan niệm tính: xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng nằm ngang Sàn không bị rung động, không dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn là như nhau khi chịu tải trọng ngang

Việc chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng lên sàn Có thể xác định sơ bộ chiều dày của bản sàn theo công thức:

− m = ( 40 ÷ 50 ) đối với bản kê bốn cạnh chịu uốn 2 phương.

m=(30 ÷ 35) đối với bản loại dầm chịu uốn 1 phương.

− L1 = 4.05m là nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn lớn nhất trong các ô sàn.

− D = 0.8 ÷1.4 : Hệ số phụ thuộc vào tải trọng.

[1] Sử dụng công thức (1.18) trang 17 sách tác giả Võ Bá Tầm, Kết cấu bê tông cốt

thép tập 2 - Phần kết cấu nhà cửa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2011

Và công thức (2-2) trang 13 sách tác giả Nguyễn Đình Cống, Sàn sườn bê tông

toàn khối, Nhà xuất bản xây dựng, 2011.

 chọn bdc = 0.3m = 300mm

 chọn dầm 300x600mm

Các dầm phụ theo phương ngang công trình L= 4m và 5m chọn dầm 200x400mm

[2] và [3] Tra mục 4.1.4 công thức (4-3) trang 62 sách tác giả Nguyễn Đình Cống,

Sàn sườn bê tông toàn khối, Nhà xuất bản xây dựng, 2011

Hình 1.1.1.1 1.5: Mặt bằng bố trí dầm công trình

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

6 5

4 3

2 1

S6 S6

S6

S1A

S2 S2B

S3 S4

S1 S1

S1A

S2 S2B

S3 S4

S1 S1

S1

S5A

S7 S7

− Trọng lượng bản thân và các lớp hoàn thiện.

− Tải trọng tường trực tiếp trên sàn.

Hình 1.1.1.1 1.6: Mặt bằng bố trí sàn và vách

Hình 1.1.1.1 1.7: Tên các ô sàn tầng điển hình

3.1.1 Trọng lượng bản thân và các lớp hoàn thiện

Chiều dày các lớp cấu tạo sàn căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, các hệ thống ống kỹ thuật căn cứ vào bản vẽ M&E Các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau và được chia làm các loại như sau: sàn văn phòng, căn hộ,sàn khu vệ sinh, sàn mái sân thượng.

riêng(kN/m3 )

(kN/m2) n

(kN/m2)

Trọng lượng riêng(kN/m3) Tiêu chuẩn

(kN/m2)

Hệ số n

Tính toán (kN/m2)

3.1.2 Tải trọng tường gạch xây trên sàn

Xét tường trực tiếp trên sàn được gán phân bố đều trên diện tích sàn.

 Giá trị tải trọng tường trực tiếp trên sàn :

Do tính ô sàn của tầng điển hình theo ô bản đơn cách tra bảng (Sàn sườn toàn khối “

Gs NGUYỄN ĐÌNH CỐNG”), không dùng hệ dầm đỡ tường nên khi xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn ta phải kể thêm trọng lượng tường ngăn, tải này được quy

về tải phân bố đều trên toàn bộ ô sàn.

Công thức quy đổi tải tường:

− ht: chiều cao tường (m).

− lt : chiều dài tường (m).

− γt : trọng lượng riêng của tường xây gần đúng để đơn giản tính toán là 18 (kN/m3)

− Ssan: diện tích ô sàn có tường (m2).

− nt: hệ số vượt tải của tường lấy gần đúng để đơn giản tính toán là 1.1

Ô sàn

δτ(µ) ht lt Ssan γtuong

tt tuong gtc

tuong(m) (m) (m2) (kN/m3) (kN/m2) (kN/m2)

 Trong ô sàn S2B; S4 vừa có sàn vệ sinh vừa sàn căn hộ Để đơn giản trong tính toán ta lấy tĩnh tải là giá trị trung bình theo phần trăm diện tích:

1 1 2 2 tt

tuong gtt gtc

san gtc

tuong gtc(kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2)

Giá trị hoạt tải được chọn dựa theo chức năng sử dụng của các loại phòng Hệ số

độ tin cậy n đối với tải trong phân bố đều xác định theo điều 4.3.3 trang 15 TCVN 2737- 1995:

− Khi ptc < 200(daN/m2) -> n = 1.3

− Khi ptc ≥ 200(daN/m2) -> n = 1.2.

Giá trị hoạt tải được nhân với hệ số giảm tải quy định trong TCVN 2737-1995

 Đối với nhà ở, phòng ăn, WC, phòng làm việc, hệ số giảm tải là :

A1

0.6 0.4

Ô sàn

Chức năng ptc

kN/m2 n ptt

kN/m2

L1

L2 Ssàn giảm tải kN/m ptt 2

S1 Phòng ngủ 1.5 1.3 1.95 3.85 4.00 15.40 0.86 1.67 S1A Phòng ngủ 1.5 1.3 1.95 3.75 3.85 14.44 0.87 1.70 S1B Phòng ngủ 1.5 1.3 1.95 3.90 4.00 15.60 0.86 1.67 S2 Sân phơi+bếp 1.5 1.3 1.95 3.75 5.00 18.75 0.82 1.59 S2A Phòng ngủ 1.5 1.3 1.95 4.00 4.95 19.80 0.80 1.57 S2B Vệ sinh+ p ăn 1.5 1.3 1.95 4.05 5.00 20.25 0.80 1.56

S4 Wc+ bếp 1.5 1.3 1.95 4.00 5.00 20.00 0.80 1.56 S5A Phòng khách 1.5 1.3 1.95 2.80 8.00 22.80 0.78 1.52 S5 Phòng khách 1.5 1.3 1.95 2.80 8.00 22.80 0.78 1.52

3.3 Sơ đồ tính:

 Liên kết của bản sàn với dầm, tường được xem xét theo quy ước sau:

− Liên kết được xem là tựa đơn khi bản kê lên tường Khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hd/hb < 3.

− Khi bản lắp ghép.

 Liên kết được xem là ngàm theo quy ước sau:

− Khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hd/hb ≥ 3

− Liên kết là tự do khi bản hoàn toàn tự do.

 Tùy theo tỷ lệ độ dài 2 cạnh của bản, ta phân bản thành 2 loại:

3.4.2 Đối với bản loại dầm

− Bê tông B25 có khả năng chịu nén:

− Rb = 14.5Mpa, chịu kéo: Rbt = 1.05Mpa

− Thép: A-I có khả năng chịu kéo, nén: Rs = Rsc = 225Mpa

− AIII có khả năng chịu kéo, nén: Rs = Rsc = 365Mpa.

3.5.1 Tính toán cụ thể cho 1 trường hợp: ô bản S4

2 1

1.25 2

 bản được xem là bản kê bốn cạnh , lúc này bản làm việc theo hai phương

 Tính toán ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi

Tùy theo điều kiện liên kết của bản với các dầm bê tông cốt thép là tựa đơn hay ngàm xung quanh mà chọn sơ đồ tính bản cho thích hợp Dựa vào mặt bằng bố trí dầm ta xét tỷ số:

d1 s

MII

MII

MI MI

Cắt ô bản theo mỗi phương với bề rộng b = 1m, giải với tải phân bố đều tìm

− Mô men ở nhịp theo phương cạnh dài l2: M2

− Mô men ở gối theo phương cạnh ngắn l1: MI

− Mô men ở nhịp theo phương cạnh dài l2: MII

− P: tổng tải trọng tác dụng lên ô bản:

tt tt

1 2

P (p = + g ) L × × L = (1.56 9.5) 4 5 221.2kN + × × =

Với ptt: hoạt tải tính toán (kN/m2), gtt: tĩnh tải tính toán (kN/m2).

− Tra bảng các hệ số: mi1, mi2, ki1, ki2 các hệ số phụ thuộc vào tỷ lệ l2/l1 tra bảng 1-19 trang 32 sách Sổ tay kết cấu công trình( Vũ Mạnh Hùng).

− Chiều cao làm việc của tiết diện: giả thiết abaove=15mm

− Sử dụng chương trình Excel ta tính chính xác h0 bằng cách giả thiết trước đường kính thép

chon baove

s min

min 0

Quá trình tính toán tương tự, chỉ khác ở a Do momen theo phương cạnh ngắn thường lớn hơn momen theo phương cạnh dài nên người ta thương đặt cốt thép cạnh ngắn nằm dưới để tăng h0

 Chiều cao làm việc của tiết diện:

− giả thiết abaove=15mm

− Sử dụng chương trình Excel ta tính chính xác h0 bằng cách giả thiết trước đường kính thép:

chon baove M1

 Chiều cao làm việc của tiết diện:

− Giả thiết abaove=15mm

− Sử dụng chương trình Excel ta tính chính xác h0 bằng cách giả thiết trước đường kính thép:

chon baove

tt S

tt S

8000

2 1

2.4 2

 Bản loại dầm, lúc này bản làm việc theo 1 phương

Tính toán ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi Tùy theo điều kiện liên kết của bản với

các dầm bê tông cốt thép là tựa đơn hay ngàm xung quanh mà chọn sơ đồ tính bản

cho thích hợp.

 nên được xem ô bản có 4 cạnh ngàm

− Cắt ô bản theo mỗi phương với bề rộng b = 1m, giải với tải phân bố đều tìm

mô men nhịp và gối

Cách tính: cắt bản theo cạnh ngắn với bề rộng b = 1m để tính như dầm có 2 đầu

3.5.2.1 Tính cốt thép chịu moment dương tại nhịp

Chiều cao làm việc của tiết diện: giả thiết abaove=15mm Sử dụng chương trình Excel ta tính chính xác h0 bằng cách giả thiết trước đường kính thép:

chon baove

3.5.2.2 Tính cốt thép chịu moment âm tại gối

− Tiến hành tính toán tương tự:

− Hàm lượng cốt thép bố trí

Bt s

min 0

4 3

2 1

S6 S6

S6

S1A

S2 S2B

S3 S4

S1 S1

S1A

S2 S2B

S3 S4

S1 S1

S1

S5A

S7 S7

3.7

Kiểm tra độ võng sàn

Các cấu kiện nói chung và sàn nói riêng nếu có độ võng quá lớn sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng kết cấu một các bình thường,gây tâm lý hoảng sợ cho người sử

dụng Do đó cần phải giới hạn độ võng do tải trọng tiêu chuẩn gây ra (tính toán

theo trạng thới giới hạn thứ hai).

Kiểm tra độ võng là một yêu cầu hết sức quan trọng trong thiết kế: ω ω ≤ gh.

Độ võng giới hạnωghtính theo LTĐH như sau:

gh

1 ( )L 200

= ω

3.7.1 Độ võng bản kê 4 cạnh

 Độ võng ω của bản được xác định đơn giản theo công thức sau:

4

tc a q D

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CẦU THANG ĐIỂN HÌNH

4.1 Tổng quan về cầu thang trong công trình:

Cầu thang tầng điển hình của công trình này là cầu thang dạng bản 2 vế, tính toán cầu thang theo dạng bản chịu lực Do đặc đặc điểm kết cấu công trình có bố trí lõi cứng ở vị trí trung tâm nên ta lợi dụng điều này bố trí cầu thang bộ bên trong.Đặc điểm cần lưu ý là công trình có các tầng có chiều cao thay đồi, dẫn đến chiều cao, chiều dài cầu thang cũng không giống nhau Lực chọn cầu thang tầng điển hình có chiều cao tầng Ht = 3.3m để thiết kế.

 Sơ bộ chọn chiều dày bản thang:

− Bản làm việc như 1 bản loại dầm gãy khúc gồm bản thang nằm nghiêng và bản chiếu nghỉ.

− Nhịp làm việc : khoảng cách 2 gối : L= 4.175(m).

− Chiều dày bản chọn sơ bộ như với bản loại dầm :

4.3.1 Tải trọng trên bản thang (q1)

Bảng 4.2: Tải trọng các lớp cấu tạo bản thang

STT Các lớp cấu tạo Tải tiêu chuẩn (kN/m)

Hệ số vượt tải

Tải tính toán (kN/m)

1 Đá hoa cương dày 2cm 24 x 0.02 x 1 = 0.48 1.1 0.53

 Trong tĩnh tải tác dụng lên bản thang còn tính đến trọng lượng của lan can :

Tải tính toán (kN/m)

1 Đá hoa cương dày 2cm 24 x 0.02 x 1 = 0.48 1.1 0.53

Kết cấu cầu thang tồn tại rất nhiều ý kiến trái ngược nhau trong việc chọn sơ đồ

tính Trong đồ án này em dùng sơ đồ để xác định nội lực cho bản thang: sơ đồ 2

gối cố định

Bản thang gồm vế trên và vế dưới Vế dưới và vế trên làm việc như 1 dầm có đầu dưới liên kết với dầm sàn và đầu trên liên kết với vách cứng Ưu điểm của sơ

đồ tính là vì không có dầm chiếu nghỉ nên không gây ra sự phân biệt làm việc

chung hay riêng của bản thang và chiếu nghỉ Vì vậy chỉ cần tính toán cho 1 sơ đồ dầm gãy khúc Nhược điểm là chiều dày bản lớn vì nhịp làm việc lớn.

Xét liên kết bản chiếu nghỉ và vách: chưa thể xem là liên kết ngàm, chưa đủ khả năng cản trở chuyển vị xoay hạn chế cho bản Do điều kiện thi công, bản thang đổ sau và có thép nối với thép chờ từ vách nên vị trí vách cũng không đảm bảo là liên kết ngàm Mặc khác xem vị trí bản chiếu nghỉ liên kết với vách là gối di động tức là

có chuyển vị ngang là không hợp lý Từ đó sinh viên chọn sơ đồ là 2 gối cố định.

Để tính nội lực phải dung các chương trình tính kết cấu ETABS hay SAP2000 ,

từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối tính cốt thép và bố trí tại các tiết diện tương ứng

Lấy Momen vị trí gãy khúc để bố trí thép trên cho vị trí gãy khúc và chiếu nghỉ Thép tại 2 gối bố trí cấu tạo.

Bản chịu lực theo một phương, cắt 1m theo phương dài để tính toán (Mô hình trong SAP2000).

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN THANG

BIỂU ĐỒ MÔMEN

Hình 1.1.1.1 10.4: Sơ đồ tính và biểu đồ momen 2 vế cầu thang:

Nhận xét: 2 vế cầu thang có hình dạng biểu đồ momen và lưc cắt tương tự nhau thiết kế thép cho 1 vế và bố trí cho vế còn lại

4.5 Tính toán thép cầu thang tầng điển hình

Nội lực được xuất ra từ SAP2000, ta có: Mnhịp = 6.94(kN.m).

 Vật liệu sử dụng:

− Bê tông B25 có Rb = 14.5(MPa); Rbt = 1.05(MPa); γb2 = 1

− Thép AIII (d 10) ≥ : Rs = Rsc = 365(MPa); Rsw = 365(MPa);

−

s o

− µmin: Theo TCVN 5574 - 2012 µmin = 0.05%, thường lấy µmin = 0.1%.

Vậy µmin = 0.1% < = µ 0.26% < µmax = 4%

 cấu kiện bố trí thép đã thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép.

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: hàm lượng cốt thép không được quá nhiều để

tránh phá hoại dòn, cũng không được quá ít: µmin ≤ ≤ µ µmax

s o

µmin: Theo TCVN 5574 - 2012 µmin = 0.05%, thường lấy µmin = 0.1%.

Vậy µmin = 0.1% < = µ 0.26% < µmax = 4%

 Cấu kiện bố trí thép đã thỏa điều kiện về hàm lượng cốt thép.

 Cốt thép theo phương ngang bản thang và chiếu nghỉ cấu tạo d6s200.

 Cốt thép tại gối bố trí cấu tạo :

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CỐT THÉP KHUNG TRỤC 2

5.1 Chọn kích thước tiết diện

5.1.1 Chọn tiết diện cột

Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ như sau:

t cot

− Rb là cường độ chịu nén bê tông

Với bê tông cấp độ bền B25 thì Rb=14500(kN/m2)

− kt =1.1 ÷ 1.5 hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột.Xét sự ảnh hưởng này theo kinh nghiệm của người thiết

kế Chọn sơ bộ = 1.1

− N: lực nén được tính toán gần đúng như sau: N = nt.q.Fxq

+ nt: số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả mái).

+ Fxq: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét.

+ q là tải trọng tương đương gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính phân bố đều trên sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế : q= [ 10÷14 ] kN/m2

 Với ô sàn có bề dày 12 cm ta chọn q = 13 kN/m2

[4] Công thức (1-3) trang 20 sách tác giả Nguyễn Đình Cống, Tính toán tiết diện

cột bê tông cốt thép, Nhà xuất bản xây dựng, 2011

Chọn sơ bộ tiết diện cột giữa.

sơ bộ

h

sơ bộ

Fcot

sơ bộ

b hiệu chỉnh

h hiệu chỉnh

Fcot hiệu chỉnh