đề tài tốt nghiệp kỹ sư xây dựng - Chung cư An Phú Giang

Hệ chịu lực của công trình nhàcao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn,khung và vách cứng.. Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vithang máy tạo hệ l

PHẦN MỘT: KIẾN TRÚC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Trong những năm gần đây, nhà cao tầng đang dần trở nên phổ biến tại các đôthị trên thế giới và đặc biệt là tại đô thị chậc hẹp, dân số cao như Việt Nam nhằm tiếtkiệm quỹ đất đô thị cho các mục đích công cộng như vui chơi giải trí, công viên câyxanh…cũng như tập trung, giảm hệ thống hạ tầng, giao thông vận tải, hệ thống dịchvu… Mặt khác, mức độ đô thị hóa ngày càng tăng, mức sống và nhu cầu của ngườidân ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí cũng ở mộtmức cao hơn, tiện nghi hơn

Với xu hướng hội nhập, công nghiệp hóa hiện đại hóa hòa nhập với xu thế pháttriển của thời đại, nên sự đầu tư xây dựng các công trình nhà ở cao tầng thay thế chocác công trình thấp tầng, các khu dân cư đã xuống cấp là cần thiết

Vì vậy chung cư An Phú Giang ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ở của người dân,đồng thời cũng xứng tầm với một Tp Hồ Chí Minh năng động đang trên đà phát triển

1.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Công trình được xây dựng tại khu vực năng động và nhiều tiềm năng nhất thànhphố ta hiện nay là Q2, thành phố Hồ Chí Minh

Công trình nằm trên trục giao thông chính nên thuận lợi cho việc cung cấp vật

tư và giao thông ngoài công trình

Hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng các nhu cầuxây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, không có công trình cũ, công trìnhngầm, nên rất thuận lợi cho thi công và bố trí tổng bình đồ

1.3 ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.3.1 MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG

Mặt bằng công trình hình chữ nhật, chiều dài 34m, chiều rộng 26m chiếm diện tích xây dựng là 884m2

Công trình gồm 16 tầng : 1 tầng hầm và 15 tầng nồi với 112căn hộ mái Cốt

±0.00m được chọn đặt tại cao trình tầng trệt Mặt đất tự nhiên tại cốt -1.35m, mặt sàntầng hầm tại cốt -3.00m Chiều cao công trình là 43,6m tính từ mặt đất tự nhiên

Tầng hầm: Chiều cao 3m Thang máy và thang bộ bố trí ở giữa, chỗ đậu xe đểxung quanh Ngoài ra, tầng hầm còn bố trí các phòng kỹ thuật, phòng trực, và kho Các

hệ thống kỹ thuật như điện nước được bố trí hợp lý để chiều dài các đường dây, đườngống là tối thiểu

Tầng trệt: chiều cao 4m là không gian sinh hoạt cộng đồng Ngoài ra, tầng trệtcòn bố trí các phòng dịch vụ, phòng lễ tân +dịch vụ khác , cửa hàng bách hoá và sảnhlớn …

Tầng 1-15: Chiều cao 3.6m Bố trí các căn hộ cho thuê Mỗi tầng gồm 8 cănhộ Mặt bằng tầng đối xứng qua trục 3, ngăn cách ở giữa bằng khoảng thông tầng, cóhành lang qua lại.

Nhìn chung, giải pháp mặt bằng đơn giản, sử dụng vật liệu nhẹ làm vách ngăngiúp tổ chức không gian linh hoạt, dễ dàng thay đổi

1.3.2 MẶT ĐỨNG CÔNG TRÌNH

Mặt đứng công trình mang nét cổ điển với nhiều cửa sổ dạng chữ nhật truyềnthống, để lấy sáng cho các căn hộ; tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước

1.3.3 HỆ THỐNG GIAO THÔNG

Giao thông ngang là hệ thống hành lang

Giao thông đứng gồm thang máy và thang bộ, gồm 2 thang bộ và 2 thang máy.Thang máy bố trí giữa, các căn hộ bố trí xung quanh nên đảm bảo giao thông ngắnnhất

1.4 GIÁP PHÁP KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

1.4.1 HỆ THỐNG ĐIỆN

Nguồn điện cung cấp cho công trình được lấy chủ yếu từ mạng điện thànhphố(Q2) thông qua phòng máy điện của công trình Từ đây, điện sẽ được dẫn đi khắpcác căn hộ Các dây dẫn điện sẽ được bố trí trong hộp gain kỹ thuật và có bảng điềukhiển điện cho mỗi tầng và mỗi căn hộ

Ngoài ra, còn bố trí các máy phát điện dự phòng ở tầng hầm để kịp thời cungcấp trong trường hợp sự cố mất điện

1.4.2.HỆ THỐNG NƯỚC

Nguồn nước cung cấp cho công trình chủ yếu được lấy từ mạng nước của thànhphố dẫn vào bể chứa nước ngầm, rồi bơm lên trên hồ nước mái, từ đó mời phân phốicho các căn hộ

Mái bằng có một dốc vừa phải để gom nước về seno, sau đó theo hệ thống ốngnước thải ra cống thoát nước của thành phố

Ống cấp nước và ống thoát nước đều dùng bằng ống nhựa PVC

1.4.3 THÔNG GIÓ CHIẾU SÁNG

Bốn mặt công trình được bố trí nhiều cửa sổ để thông gió và lấy sáng Riêngcác căn hộ nằm bên trong thì để thông thoáng, người ta đã bố trí một ô thông tầng 10 x1.4m đủ để lấy sáng, đồng thời thông gió chung cho cả công trình

Trên tầng mái, tại lỗ thông tầng, lắp đặt các tấm kiếng để chắn nước mưa rơivào công trình

1.4.4 PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY

Công trình bằng bê tông cốt thép, tường xây bằng gạch rỗng vừa cách âm, vừacách nhiệt

Các bình cứu hỏa được đặt ở hành lang mỗi tầng Mỗi tầng đều có 4 cầu thang

bộ đảm bảo thoát hiểm trong trường hợp xảy ra sự cố

Nước cấp tạm thời phục vụ cho chữa cháy được lấy từ bể nước mái

1.4.5 CÁC HỆ THỐNG KHÁC

HỆ THỐNG VỆ SINH: Nước thải được xử lý bằng phương pháp vi sinh,

có bể lắng, lọc trước khi đưa ra hệ thống thoát nước thành phố Khu vệ sinh các tầngđược bố trí thẳng trục để tiện cho việc bố trí ống gain thoát nước thải

- CHỐNG SÉT: Sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu dynasphere

được đặt ở tầng mái và hệ thống dây nối đất để giảm thiểu tối đa nguy cơ bị sét đánhảnh hưởng đến công trình

1.5 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU KHU VỰC XÂY DỰNG

Đặc điểm khí hậu thành phố Hồ Chí Minh được chia thành hai mùa rõ rệt

1.5.1) Mùa mưa : từ tháng 5 đến tháng 11 có

 Nhiệt độ trung bình : 25oC

 Nhiệt độ thấp nhất : 20oC

 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

1.5.2) Mùa khô :

 Nhiệt độ trung bình : 27oC

 Nhiệt độ cao nhất : 40oC

1.5.3) Gió :

- Thịnh hành trong mùa khô :

 Gió Đông Nam : chiếm 30% - 40%

 Gió Đông : chiếm 20% - 30%

- Thịnh hành trong mùa mưa :

 Gió Tây Nam : chiếm 66%

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

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

- Khu vực TPHCM rất ít chịu ảnh hưởng của gió bão.

1.6 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

Địa chất công trình theo tài liệu khảo sát như sau:

• Lớp 1 Đất cát san lấp gồm Bề dày tại H = 0.7m

Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ -1.35m đến

• Lớp 2 (Sét xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm ):

Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ –2.05đến –8.05÷–8.20 m

Màu xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm

• Lớp 3 (Sét pha, trạng thái dẻo mềm):

Có độ sâu từ –8.05÷–8.20 m đến –10.25÷–10.75 m

• Lớp 4 (Sét xám trắng, trạng thái dẻo cứng):

Có độ sâu từ –10.25÷–10.75 m đến –12.85÷–26.10 m

Đất có màu xám trắng, trạng thái dẻo cứng

• Lớp 5 (Sét pha nâu loang vàng, trạng thái dẻo):

Có độ sâu từ – 12.85÷–13.45 m đến – 25.75 ÷ –26.10 m

Đất có màu nâu loang vàng, trạng thái dẻo

• Lớp 6 (Cát trung có lẫn sạn, sỏi, trạng thái chặt vừa):

Có độ sâu từ – 25.75 ÷ –26.10 m đến

Cát trung ở trạng thái chặt vừa

(chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan)

PHẦN 2: KẾT CẤU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

1.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1 1.1 Các qui phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế

* Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 356 –2005

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

* Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45 - 1978

* Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205 - 1998

* Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 1998 –1997

* Nhà cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế 195 – 1997

1.1.2 Giải pháp kết cấu cho công trình

1.1 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 loạitải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất Hệ chịu lực của công trình nhàcao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn,khung và vách cứng

H

ệ tường cứng chịu lực (Vách cứng): Cấu tạo chủ yếu trong hệ kết cấu côngtrình chịu tải trọng ngang: gió Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vithang máy tạo hệ lõi cùng chịu lực và chu vi công trình để có độ cứng chốngxoắn tốt

 Vách cứng là cấu kiện không thể thiếu trong kết cấu nhà cao tầng hiệnnay Nó là cấu kiện thẳng đứng có thể chịu được các tải trọng ngang vàđứng Đặc biệt là các tải trọng ngang xuất hiện trong các công trình nhàcao tầng với những lực ngang tác động rất lớn

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

 Bản sàn được xem như là tuyệt đối cứng trong mặt phằng của chúng Cótác dụng tham gia vào việc tiếp thu và truyền tải trọng vào các tườngcứng và truyền xuống móng

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

 Đồi với công trình chịu tải ĐỘNG ĐẤT: do lực động đất là lực khối tácđộng vào trọng tâm công trình theo phương ngang là chủ yếu nên bố trívách cứng sao cho độ cứng theo 2 phương xấp xĩ bằng nhau và cấu tạothêm hệ khung chịu tải đứng là hợp lý nhất

H

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

1.1.2.2 Kết cấu cho công trình chung cư AN PHÚ GIANG chịu động đất (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 đượcchọn như sau :

• Kết cấu móng dùng hệ móng cọc nhồi đài băng hay bè, cọc cód=800mm

• Kết cấu sàn các tầng điển hình 2->15là sàn dầm BTCT dày 18 cm.Riêng tầng hầm và tầng trệt chọn chiều dày sàn 15 cm

• Kết cấu theo phương thẳng đứng là hệ thống lõi cứng cầu thang bộ vàcầu thang máy, tạo hệ lưới đỡ bản sàn không dầm

• Các hệ thống lõi cứng được ngàm vào hệ đài

 Công trình có mặt bằng hình chữ nhật : A x B = 26 x 34 m, tỉ số B/A = 1,25Chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 61.8 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 tacòn phải bố trí thêm hệ lõi vách cứng để chịu tải trọng ngang

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

 Toàn bộ công trình là kết cấu khung + lỏi cứng chịu lực bằng BTCT, khẩu

độ chính của công trình là 4.5m và 7.5m theo cả 2 phương

 Tường bao che công trình là tường gạch trát vữa ximăng Bố trí hồ nước máitrên sân thượng phụ vụ cho sinh hoạt và cứu hỏa tạm thời, nước cứu hỏa vàsinh hoạt là được ngăn riêng biệt để sử dụng riêng

Dùng cho vách và khung BTCT và móng, có đường kính > 10 mm :

Ra = Ra' = 3650 daN / cm 2

Ea = 2.100.000 daN / cm 2 Cốt thép A-I

Dùng cho khung và hệ sàn BTCT và móng , có đường kính < = 10 mm

Ra = Ra' = 2300 daN / cm 2

Ea = 2.100.000 daN / cm 2

1.2.2 Tải trọng đứng tác động 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 mặtphẳng 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 treo móc các thiết bị kỹ thuật (ống điện, nước, thông gió,…)

 Yêu cầu công năng: Công trình sẽ được sử dụng làm cao ốc văn phòngnên 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 đến50% so với các công trình khác mà sàn chỉ chịu tải đứng

• Ta chọn bản sàn Béton cốt thép dày 10cm.(γ=2500 kg/m3)

• Số liệu tải trọng đứng và cầu tạo sàn tính theo bảng sau :

Trọng lượng riêng của vật liệu và hệ số vượt tải :

1.1 1.2 1.1 1.2 1.2 1.2 1.1 1.2 1.2 1.3

Tỉnh tải tác dụng lên từng loại sàn

SÀN VĂN PHÒNG -KHU Ở –HÀNH LANG – BAN CÔNG

d : Bề dày mỗi lớp vât liệu

g : Bề dày mỗi lớp vât liệu

g (daN/m3

CẤU TẠO SÀN VỆ SINH :

Hệ số Vượt tải

g (DaN/m3)

• Ghi chú :Tính tải trọng tường truyền lên các dầm :

Tải trọng lang can và tường dưới lan can lấy gần đúng : (tưòng xây xungquanh lam thông gió cao 0,8 m), tay vịn lấy 50 daN/m

glc = 0,8x2500x0,1x1,1 + 50 = 270 daN/m Tải tập trung tại các nút trên đầu cột dưới hồ nước là P= 53.113T giao củakhung trục 1,2 và trục C,D(xem phần tính hồ nước)

Tường ngoài và tường ngăn các căn hộ đặt trên dầm dày : 200mm

Tường trong ngăn các phòng đặt trên sàn dày 100mm

Tải tường phân bố đều lên dầm với tường dày 200mm

gt = n = 1,1x1800x(3,5-0,6)x0,2 = 1148 daN/m Tải tường phân bố đều lên dầm với tường dày 100mm

gt = n = 1,1x1800x(3,5-0,1)x0,1 = 673 daN/mTrong đó

Hệ số vượt tải : n = 1,1 Trọng lượng riêng của tường :γ = 1800 [ daN/m3] Bề rộng tường B = 100 ; 200 mm

Chiều cao tầng nhà h = 3,6m Các tường ngăn giữa các phòng dày 100 được qui về phân bố đều các ô

sàn(xem phần tính toán sàn điển hình).Sau khi trừ đi phần bản sàn BTCTdày 150mm còn lại là lớp hoàn thiện và tải này được qui vào các ô sàn cótường ngăn dày 100

Tải trọng do cầu thang bộ truyền vào vách cứng và dầm (được xác định trongphần tính cầu thang Tuy nhiên trong đồ án này ta mô hình làm việc khônggian với khung Ta chỉ nhập tải do các lớp hoàn htiện hoàn thiện, hoạt tảitheo TCVN 2737-1995 vào bản thang và bản chiếu nghỉ

Các lọai họat tải sử dụng cho công trình : lấy theo TCVN 2737-1995

1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.3 1.2 1.2 1.2

1.2.3.Tải trọng ngang

Ở đây không xét đến Do tính toán thiết kế cho công trình chịu tải Động đất Khả năng nguy hiểm rất cao và năng lượng rất lớn so với tải gió gây ra E3

1.2.3.1 TẢI ĐỘNG ĐẤT (Xem bảng tính phần 2 chương 1 mục 1)

1.2.3.2 TẢI GIÓ gồm gió tĩnh và gió động

(Xem bảng tính phần 2 chương 1 mục 2)

1.3 CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH

1.3.1 Tính toán trên máy tính : Sử dụng chương trình ETAB 9.0.7

Do ETAB là phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho Nhà Cao Tầng nên việc đưa số liệu và xử lý số liệu đơn giản và nhanh hơn so với các phần mềm khác

Để phân tích Động cho hệ công trình: các dạng và giá trị dao động, kiểm tra các dạngứng xử của công trình khi chịu tải Động đất

1.3.2 Nhập dữ liệu vào máy

1.3.2.1 Đưa công trình lên mô hình

Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, đơn giản hoá và quan niệm các cấu kiện rồiđưa mô hình ETAB

1.3.2.2 Kích thước tiết diện cho các cấu kiện

Do hệ chịu lực của nhà là hệ kết cấu siêu tĩnh nên nội lực trong khungkhông những phụ thuộc vào sơ đồ kết cấu, tải trọng mà còn phụ thuộc vào độcứng của các cấu kiện Do đó cần phải xác định sơ bộ kích thước tiết diện

a Chọn chiều dày sàn:

Quan niệm tính: Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Sàn không bị rungđộng, không bị dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Chuyển vị tại mọi điểm trên sàn

là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

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

hb = x L1

Với L1=8,50 m: là chiều dài cạnh ngắn của ô bản điển hình (ô bản S2)

hb= Vậy lấy chiều dày toàn bộ các tầng sàn h = 18 cm

Với dầm chính trục 3 có nhịp L = 4,95m chọn kích thước dầm 300x500(bề rộng dầm bằng chiều rộng vách để đơn giản cho thi công

qi - tải trọng phân bố trên 1m2 sàn thứ i

Si - diện tích truyền tải xuống cột tầng thứ i

β = 1.2÷1.5 - hệ số kể tới tải trọng ngang; chọn β = 1.3

Rn = 130 (daN/ cm2) :cường độ chịu nén của bêtông mác 300Chọn sơ bộ q = 1100 daN/m2(lấy một cách gần đúng)

Bảng sơ bộ chọn Tiết Diên Cột chính TRỤC 3:

Tầng thứ i+1 Tầng thứ i+1

Tầng thứ i Tầng thứ i

Mô hình liên tục thuần túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu

là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyếttheo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của

mô hình này

• Mô hình rời rạc : ( Phương pháp phần tử hữu hạn ) Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu

lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực

và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giảiquyết được cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyếtcác bài toán kết cấu như STAAD III, Feap, Xetabs95, FBTW, SAP86, SAP90,SAP2000

Mô hình Rời rạc - Liên tục: ( Phương pháp siêu khối ) Từng hệ chịu lực được xem là Rời rạc , nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên

kết trượt xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này ta

thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phươngpháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

1.2.3.2.Phân tích tĩnh kết cấu đàn hồi tuyến tính

Phương trình cân bằng có dạng: [ K ] {u} = {P} (1.1)

Trong đó: [K] – ma trận độ cứng của kết cấu được ghép lại từ các ma trận độcứngcủa các phần tử hữu hạn

{u} – ma trận chuyển vị nút của kết cấu được rời rạc hóa

{P} – ma trận các tải trọng nút tương dương của kết cấu rời rạc hóa

1.2.3.3 Phân tích động kết cấu đàn hồi tuyến tính

Phương trình cân bằng có dạng: {M] { } + [c]{ } + [K]{u} = {P}

(1.2)Trong đó [M] – ma trận khối lượng tập trung từ các ma trận khối lượng của các phầntử

[c] – ma trận các hệ số cản làm hao tốn năng lượng và dao động sẽ tắt dần

{P} – ma trận các tải trọng kích thước, thường là các lực có chu kỳ phụ thuộc vào thờigian

Trường hợp dao động riêng của kết cấu không xét đến ảnh hưởng của lực kích thích vàlực cản của môi trường phương trình (1.2 ) được viết lại tương ứng như sau

[ M ] { } + [ K ] { u} = { 0 } (1.3)Giả thiết dao động có dạng tuần hoàn: { u } = { uo } coswt (1.4)

Trong đo: {uo } là ma trận chuyển vị tại thời điểm t = 0

ω - tần số riêng của dao động

Từ (1.3) và (1.4) ta rút ra được dạng đặc trưng xác định tần số riêng ω

[ K ] - ω2 [ M ] {uo } = { 0 } (1.5)

vì { uo } khác không nên :det | [ K ] - ω2 [ M ] | = 0 (1.6)

Khai triển định thức (1.6) để xác định các tần số riêng ωi tương ứng với các dạng daođộng riêng của kết cấu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và thuận lợi của máy vi tính, ta córất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính toán và sơ đồ tínhkhác nhau Trong nội dung của Luận án tốt nghiệp này em chọn mô hình thứ ba ( Môhình rời rạc và liên tục ) với sự trợ giúp của phần mềm ETAB và SAP2000 để xác địnhdao động và nội lực của hệ kết cấu

1.2 3.4 Các giả thuyết khi tính toán cho mô hình NHÀ CAO TẦNG

• Sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó (mặt phẳng ngang) và liên kết ngàm với các phần tử khung hay vách cứng ở cao trình sàn Không kể biến dạng cong (ngoài mặt phẳng sàn) lên các phần tử ( thực tế không cho phép sàn có biến dạng cong) Bỏ qua sự ảnh hưởng độ cứng uốn của sàn tầng này đến các sàn tầng kế bên.

• Mọi thành phần hệ chịu lực trên từng tầng đều có chuyển vị ngang như nhau.

Các cột và vách cứng đều được ngàm ở chân cột và chân vách cứng ngay mặt đài móng.

• Khi tải trọng ngang tác dụng thì tải trọng tác dụng này sẽ truyền vào công trình dưới dạng lực phân bố trên các sàn ( vị trí tâm cứng của từng tầng ) vì có sàn nên các lực này truyền sang sàn và từ đó truyền sang vách.

•Biến dạng dọc trục của sàn, của dầm xem như là không đáng kể.

1.2.3.5 Quan niệm của phần mềm cho từng cấu kiện làm việc đúng với giả thuyết.

•Khi sử dụng các phần mềm PTHH, SAP, ETABS Cần chú ý đến quan niệm từngcấu kiện của phần mềm để cấu kiện làm việc đúng với quan niệm thực khi đưa vào môhình

+ Quan niệm thanh: khi kích thước 2 phương nhỏ hơn rất nhiều so với phương còn lại+ Quan niệm tấm, bản, vách: khi kích thước 2 phương lớn hơn rất nhiều so với phươngcòn lại

+ Quan niệm solid: khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thướt so vớicác phần tử khác

+ Quan niệm điểm: khi 3 phương có kích thuớc gần như nhau, và có kích thướt rất bé

•Khi ta chia càng mịn các cấu kiện thì kết quả sẽ càng chính xác Do phần tử hữuhạn truyền lực nhau qua các điểm liên kết của các phần tử với nhau

•Nếu ta chia các cấu kiện ra nhưng không đúng với quan niệm của phần mềm thì các cấu kiện đó sẽ có độ cứng tăng đột ngột và làm việc sai với chức năng của chúng trong quan niệm tính từ đó dẫn đến các kết quả tính của cả hệ kết cấu sẽ thay đổi .

1.2 4 Kết quả tính toán từ phần mềm

1.2 4.1 Dao động của công trình:

Ở đây ta chỉ phân tích ở 16 mode đầu Xem phần tính dao động(phần 2)

- Dùng betong Mac 300 đá 1x2 có : Rn = 130 daN/cm²

- Thép chịu lực dùng loại thép AI có Ra = 2300 daN/cm²

- Thép đai dùng loại thép AI có Rađ = 1800 daN/cm²

2.2 Cấu tạo hình học

2.2.1 Kích thước cầu thang như hình vẽ:

2.2.2.Cấu tạo thang

- Chọn chiều dày của bản là 12 cm

- Kích thước thang: bề rộng vế thang: b = 1,2m

- Góc nghiêng của thang:

⇒α = 32027’ => Cosα = 0,8438

- Chọn các kích thước dầm thang: 200x300

2.3.Tải trọng tác dụng lên cầu thang

- Tải trọng tiêu chuẩn: g tci =γi h i (daN/m 2 )

Trong đĩ:

qtci: Tải trọng tiêu chuẩn lớp vật liệu thứ i

γI: Trọng lượng riêng của lớp vật liệu thứ i

hi: Bề dày lớp vật liệu thứ i

- Tải trọng tính tốn: g tti =q tci n i (daN/m 2 )

Trong đĩ : ni :hệ số vượt tải của lớp vật liệu thứ i lấy theo TCVN 2737-1995[8]

2.3.1.Tải trọng tác dụng trên bản thang :

ni : hệ số tin cậy của lớp thứ i

δtdi : chiều dày tương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng,được xác

định như sau :Đối với lớp gạch đá mài

Đối với lớp gạch vưã XM

Gạch xây bậc Vữa lót dày 2cm Lớp đá mài dày 1cm

300

12010

→ Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang : q2 = 947 (daN/m)

2.3.2 Tải trọng tác dụng trên bản chiếu nghỉ

→ Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang : q1 = 801 (daN/m)

2.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH THÉP :

2.4.1 Sơ đồ tính và nội lực vế 1 ( mặt cắt A-A) :

xét : việc đưa ra sơ

đồ tính như thế nào là do mỗi người, và từ sơ đồ tính này ta phải cấu tạo chúng cho phù hợp với tính toán Việc quan niệm liên kết giữa bản thang và dầm hay bản thang

là khớp (cố định ,di động) hay ngàm là là một vấn đề phức tạp tùy thuộc vào người thiết kế Ở bài này, căn cứ vào độ cứng giữa bản thang với dầm (vách cứng) mà ta coi liên kết giữa chúng là gối cố định hay di động

+ Nếu h dầm(vách) ≥ 3 h b -> gối cố định (Liên kết giữa vách cứng và bản thang) + Nếu h dầm(vách) < 3 h b -> gối di động (Liên kết giữa dầm và bản thang)

Sau khi tính toán ta phân phối lại Mômen : 70% nhịp và 40% gối

Thay vào công thức (3.1) ta được:

Với q1 = 801 daN/m, q2 = 947 daN/m, L1 =0,850 , L2 =1,5m, L3 =1,1m

Cosα = 0,8438Thay số liệu vào các công thức (4.3) và (3.4) ta được:

- Mômen nhịp : Mnh = 0,7Mmax = 0,7 x 1583 = 1108.1 daNm

- Mômen ở gối : Mg = 0,4 Mmax = 0,4x 1583 = 633.2 daNm

- Từ M ta tính

A = γ = => Fa = Với b = 100 cm, lớp bảo vệ cốt thép a = 2cm => h0 = 12 – 2 = 10 cm

BT Mác 300 có Rn = 130 daN/cm2

Thép AI có Ra = 2300 daN/cm2

Kết quả tính toán cốt thép sau :

Tiết diện M(daNm) A g Fa(cm2) tính Chọn thép Fa(cm2) chọn

Thay vào công thức (3.1) ta được:

Với q1 = 801 daN/m, q2 = 947 daN/m, L1 =1,35 , L2 =1,5m, L3 = 0,6m

Cosα = 0,8438

Thay số liệu vào các công thức (4.3) và (3.4) ta được:

- Mômen nhịp : Mnh = 0,7Mmax = 0,7 x 1559 = 1091,3 daNm

- Mômen ở gối : Mg = 0,4 Mmax = 0,4x 1559 = 623,6 daNm

- Từ M ta tính

A = => γ = => Fa = Với b = 100 cm, lớp bảo vệ cốt thép a = 2cm => h0 = 12 – 2 = 10 cm

BT Mác 300 có Rn = 130 daN/cm2

Thép AI có Ra = 2300 daN/cm2

Kết quả tính toán cốt thép sau :

Tiết diện M(daNm) A g Fa(cm2) tính Chọn thép Fa(cm2) chọn

2.4.3 Sơ đồ tính và nội lực vế 2 ( mặt cắt C-C) :

Sơ đồ tính vế 2 như một bản hai đầu khớp được đỡ bởi hai vách lõi thang Khi

đó ta cắt một dải có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn và tải trọng tác dụng lên một dải bản rộng 1m là

BT Mác 300 có Rn = 130 daN/cm2

Thép AI có Ra = 2300 daN/cm2

Kết quả tính toán cốt thép sau :

Tiết diện M(daNm) A g Fa(cm2) tính Chọn thép Fa(cm2) chọn

Chú ý : dầm đỡ bản thang sẽ được tính chung với khung và khi nhập tải phải cộng thêm tải trọng do bản cầu thang truyền vào

KẾT QUẢ BỐ TRÍ CỐT THÉP ĐƯỢC THỂ HIỆN Ở BẢN VẼ KC-02

TRẠNG THÁI CHỊU LỰC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH

- Sàn làm việc như cầu kiện chịu uốn

- Sơ đồ tính toán sàn được xác định như sau:

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 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:

+ Bản loại dầm (l2/l1 > 2)

+ Bản kê bốn cạnh (l2/l1≤ 2)

Như vậy, đối với công trình đang xét, sơ đồ tính các ô sàn là:

+ Ô sàn S1, S2, S3, S4, S5: tính theo loại bản kê 4 cạnh

là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang

Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Có thể chọnchiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức

+ Dầm phụ :

hd = l và bdầm= (0,25 0,5) hd

Chọn dầm phụ có kích thước tiết diện 250x500

+ Các hệ dầm phụ còn lại có kích thước được thề hiện trên hình vẽ MB dầm sàn (Hình 1)

 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 hànhkết cấu công trình” ( TS Vũ Mạnh Hùng )

3.3.1 Tĩnh tải:

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sànkhác nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau Các kiểu cấu tạosàn tiêu biểu là sàn khu ở (P.khách, P ăn + bếp, P ngủ), sàn ban công, sàn hành lang

và sàn vệ sinh Các loại sàn này có cấu tạo như sau:

 Sàn khu ở – sàn ban công – sàn hành lang

gạch dày 10 mm vư? a lót dày 20 mm sàn BTCT dày 140 mm vư? a trát dày 15 mm

Sàn vệ sinh

gạch dày 10 mm vư?a lót dày 20 mm sàn BTCT dày 140 mm vư?a trát dày 15 mm lớp chống thấm dày 10 mm

TẢI SÀN KHU Ở –HÀNH LANG – BAN CƠNG

Các lớp cấu tạo sàn d ( cm ) y(daN/ m3) gtc (daN/m2 ) n gstt ( daN/m2 )

Cấu tạo sàn d( cm ) y(daN/m3) gtc (daN/m2 ) n gstt (daN/m2 )

Với d : Bề dày mỗi lớp vât liệu

g : trọng lượng mỗi lớp vât liệu

n : Hệ số vượt tải

 Thông thường dưới các tường thường có kết cấu dầm đỡ nhưng để tăng tínhlinh hoạt trong việc bố trí tường ngăn vì vậy một số tường này không có dầm đỡbên dưới Do đó khi xác định tải trọng tác dụng lên ô sàn trong ta phải kể thêmtrọng lượng tường ngăn, tải này được quy về phân bố đều trên toàn bộ ô sàn.Được xác định theo công thức :

Trong đó BT : bề rộng tường (m)

Ht : Chiều cao tường (m)

lt : chiều dài tường (m)

γt : trọng lượng riêng của tường xây (daN/m3)

l(m)

S(m2)

gt(daN/m3) n

gtt t

(kG/m2)

Chức năng Phòng p

tc

ptt sàn

BẢN LOẠI DẦM

- Cắt ô bản theo mỗi phương với bề rộng b = 1m, giải với tải phân bố đều tìmmoment nhịp và gối

 Moment dương lớn nhất ở giữa bản (áp dụng công thức tính tính Mômentcủa ô bản liên tục)

Mômen ở nhịp theo phương cạnh ngắn L1

M1 = mi1 P (daNm/m)Mômen ở nhịp theo phương cạnh dài L2

M2 = mi2 P (daNm/m)

 Moment âm lớn nhất ở gối:

Mômen ở gối theo phương cạnh ngắn L1

MI = ki1 P(daNm/m)Mômen ở nhịp theo phương cạnh dài L2

MII = ki2 P(daNm/m)Trong đó: i : kí hiệu ứng với sơ đồ ô bản đang xét (i=1,2,…11)

1, 2 : chỉ phương đang xét là L1 hay L2

L1, L2 : nhịp tính toán cuả ô bảng là khoảng cách giữa các trục gối tựa

P : tổng tải trọng tác dụng lên ô bản:

P = (p+q) L1 L2

Vơí p : hoạt tải tính toán (daN/m2)

q : tĩnh tải tính toán (daN/m2)

Tra bảng các hệ số: mi1, mi2, ki1, ki2 các hệ số phụ thuộc vào tỷ lệ tra bảng

1-19 trang 32 sách Sổ tay kết cấu công trình( Vũ Mạnh Hùng)

Trong trường hợp gối nằm giữa hai ô bản khác nhau thì hệ số ki1 và ki2 đượclấy theo trị số trung bình giữa hai ô, hoặc để an toàn ta lấy giá trị ki1 và ki2 nào lớnhơn giữa hai ô bản

* Ta thấy các ô sàn bản kê (S1, S2) đều có : (h d )min =500 mm ≥ 3.h b = 3 150

= 450 mm nên liên kết giữa bản và dầm là ngàm do đó tra các hệ số ở sơ đồ số 9

* Ta thấy các ô sàn bản kê (S3, S5) có 2 cạnh : (h d ) min = 500 mm ≥ 3.h b = 3

150 = 450 mm nên liên kết giữa bản và dầm là ngàm, 2 cạnh còn lại (h d )max = 400

mm ≤3.h b = 3 150 = 450 mm do đó tra các hệ số ở sơ đồ số 6

a) Đối với những bản console có sơ đồ tính :

Cách tính: Cắt bản theo cạnh ngắn với bề rộng b=1m để tính như dầm console.Moment tại đầu ngàm :

Trong đó : qb = (g tt +p tt )*b

b) Đối với những bản 3 đầu ngàm 1 đầu tựa đơn có sơ đồ tính :

Cách tính: cắt bản theo phương cạnh ngắn vơí bề rộng b = 1m để tính như dầm

1 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn

Cách tính: cắt bản theo phương cạnh ngắn vơí bề rộng b = 1m để tính như dầm

1 đầu ngàm và 1 đầu tựa đơn

- Chọn a = 2 -> h0 = 15 – 2 = 13 cm

Với:

;

Kiểm tra hàm lượng cốt thép

; Khi tính thép ta cắt ô sàn thành từng dải rộng 1m và xem dải đó như một dầm

(cm2)

Chọnthép (cm2)Aschọn %

(4,5x4,9)

mi1=0,027 16152.7 436.1 0.021 0.021 2250 1.62 Ø8a150 3.35 0.28

mi2=0,027 436.1 0.021 0.021 1.62 Ø8a150 3.35 0.28