BÀI TẬP LỚN CHUYÊN ĐỀ 1-CHUYÊN ĐỀ 1-HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN HỆ CHỊU LỰC CHO CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Theo kinh nghiệm thiết kế thìđối với nhà có chiều dày sàn bé10÷14 cm, cóít tường, kích thước cột dầm bé thìq = 1÷1.4T/m2  Fs là diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cộtđang xét.. iểm

CHUYÊN ĐỀ 1: “HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN HỆ CHỊU LỰC CHO CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG

 N là lực nén, tính gầnđúng như sau: N = msqFs, với:

 ms là số sàn trên tiết diệnđang xét(kể cả sàn mái), ms = 4

 q là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn Trong

đó gồm có tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời lên bản sàn; trọng lượng của dầm, tường, cộtđem tính ra phân bốđều trên sàn Theo kinh nghiệm thiết kế thìđối với nhà có chiều dày sàn bé(10÷14 cm), cóít tường, kích thước cột dầm bé thìq = 1÷1.4T/m2

 Fs là diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cộtđang xét

 Rb là cườngđộ chịu nén tính toán của bê tông Chọn bê tông mác 250(B20) có Rb = 1150T/m2

Fyc = 1.3(67.86 ÷ 95.004)/1150 = (0.077 ÷ 0.107)m2 = (770 ÷ 1070)cm2

→ Chọn kích thước tiết diện cột trục A như sau: từ tầng 1 đến tầng 2bxh

= 20x50cm(F = 1000cm2), từ tầng 3 đến tầng 4 bxh = 20x40cm(F = 800cm2)

II Lựa chọn vật liệu:

 Đối với bê tông: chọn bê tông mác 250(B20) có:

Rb = 1150 T/m2, Eb = 2.7x106 T/m2

 Đối với cốt thép:

Cốt dọc dùng nhóm CII có: Rs = Rsc = 28000 T/m2, Es = 2.1x107 T/m2Cốtđai dùng nhóm CI có: Rs = Rsc = 22500 T/m2, Es = 2.1x107 T/m2III Xác định tải trọng:

1 Tĩnh tải sàntầng2,3,4:

Sàn lát gạch hoa 200x200 0.02 1800 1.1 39.6 Vữa lót XM mác 50 dày 0.015 1600 1.2 28.8 Sàn BTCT 0.1 0(máy tính) 1.1 0 Vữa trát trần XM mác 75 0.015 1800 1.2 32.4

3 Tĩnh tải tường:

Trục 1,7,8 0.2 1800 3.4 1.1 1346.4 Trục 3,5 0.135 1600 3.4 1.1 807.84

Trục B 0.135 1600 3.6 1.1 855.36 Trục C 0.2 1800 3.6 1.1 1425.6 Tường thu hồi 0.135 1600 0.8 1.1 190.08 Tường thu hồi 0.135 1600 0.35 1.1 83.16 Tường cao 1.2m 0.2 1800 1.2 1.1 475.2

4 Bục giảng:

Gạch hoa 200x200 0.02 1800 1.1 39.6 Vữa XM mác 50 0.03 1600 1.2 57.6

Thành: 0.1x0.9x4.096x1600x1.1 = 648.806kg

⇒ Pct = 1126.4 + 855.36 + 6.653 + 648.806 = 2637.219kg

7 Hoạt tải cầu thang:

Pct = 350x12x1x0.3x1.2 = 1512kg

8 Hoạt tải gió:

Công thức tính hoạt tải gió:Wtt = 3.9nW0kc, với

 3.9 là chiều cao mỗi tầng của công trình

 n là hệ số vượt tải, lấy n = 1.2

 W0 làáp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vàođặcđiểm khí hậu của từng vùng Giả sử công trìnhđược xây dựngở vùng IIIB → Áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0.125T/m2

 k là hệ số thay đổiáp lực gió theo độ cao, được xácđịnh theo bảng sau

Độ ẩm óc ma

sát trong 

ực dính kết c(kg/cm2)

Tự nhiên Wnh Wd

II ựa chọn phương án thiết kế móng:

III Thiết kế và tính toán móng C3:

1 Chọn vật liệu làm móng:

- B t ng mác 250 B20 có: Rb = 11.5 MPa = 1150 T/m2

3 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực ti u chuẩn:

- m1 là hệ số điều kiện làm việc của đất nền phụ thuộc vào độ sệt B, tra bảng

ta có m1 = 1.2

- m2 là hệ số điều kiện làm việc của c ng trình, tra bảng ta có m2 = 1.1

- ktc là hệ số độ tin cậy , lấy bằng 1

- Từ góc nội ma sát  = 16.633 , tra bảng ta được:

- hm là chiều sâu ch n móng: chọn hm = 1.7 m

- b là bề rộng đáy móng: chọn b = 2m

⇒ RTC =

( 0.382x2x1.68 + 2.522x1.7x1.68 + 5.098x1.8 ) = 23.315 T/m2

Diện tích đáy móng y u cầu: yc = axb =

, với γtb = 2.2 là dung trọng trung bình của vật liệu làm móng và đất

tr n móng

→ a = yc/b = 2.759/2 = 1.38 m, chọn a = 2.2 m

→ = 2.2 2 = 4.4 m2> 2.736 m2 = Fyc

→  = 2.2/2 = 1.1

4 iểm tra điều kiện áp lực ti u chuẩn của đất nền:

Điều kiện kiểm tra: {

ex là độ lệch tâm của móng theo phương phương cạnh dài

ey là độ lệch tâm của móng theo phương y phương cạnh dài , ey = 0

5 iểm tra độ lún của móng theo TT H II:

Điều kiện kiểm tra  [Sgh] = 8 cm

Với là độ lún của đất nền dưới tác dụng của tải trọng c ng trình Độ lún được ác định theo phương pháp cộng lún từng lớp : = ∑

- ng suất do trọng lượng bản thân của đất nền gây ra:

Tại đáy móng = 0: z=0 = 1.68x1.7 = 2.856 T/m2 = 0.286 kg/cm2

độ sâu = 2.5 m:z=2.5 = 2.856 + 1.68x2.5 = 7.056 T/m2 = 0.706 kg/cm2

- ng suất gây lún: gl = 16.015 – 1.68x1.7 = 13.159 T/m2= 1.316 kg/cm2

- Chiều dày lớp phân tố hi = 0.2 – 0.4 b = 40 – 80 cm, chọn hi = 50 cm

- ng suất do tải trọng ngoài gây ra: zi = koixgl, koi là hệ số phụ thuộc vào tỷ

số 2 i/b và  = a/b = 1.1

- Xác định chiều sâu v ng chịu n n: tại điểm số 8 thuộc lớp đất thứ 3, ta thấy điều kiện sau th a m n: z = 0.155 kg/cm2< 0.2bt = 0.192 kg/cm2 → Chiều sâu v ng chịu n n Ha = 4m

P1i kg/cm2

P2i kg/cm2 e1i e2i

Hình – Biểu đồ đường cong n n lún e-p

Hình – Biểu đồ ứng suất lún dưới đáy móng

6 Tính toán chiều cao của móng:

D ng tải trọng tính toán

Xác định chiều cao của móng theo điều kiện chống chọc thủng tr n mặt ph ng nghiêng 45 so với phương th ng đứng đi từ m p cột

Điều ki n kiểm tra: Pcth< 0.75xRkxUtbxh0 (*), trong đó:

- Pcth là lực chọc thủng tính toán, Pcth = N0 - rxFcth

+ Fcth là diện tích đáy tháp chọc thủng

Fcth = acthxbcth = (ac+2h0tg)(bc+2h0tg) = (ac+2h0)(bc+2h0), tg45° = 1 + r là phản lực của đất nền tại đáy:

Xác định độ lệch tâm của tải trọng:

Để thi n về an toàn ta d ng phản lực nh hơn để tính r = r2

- Rk là cường độ chịu k o tính toán của b t ng: Rk = 90 T/m2

- Utb là chu vi trung bình của đáy tháp chọc thủng: Utb = 0.5(Ut + Ud)

Ut = 2(ac + bc); Ud = 2(acth + bcth) = 2(ac + bc + 4h0)

→ Utb = 2(ac + bc + 2h0)

Thay tất cả các gia trị tr n vào ta được bất phương trình sau:

328.92(h0)2 + 98.676h0 – 63.634 0 iải bất phương trình tr n ta được nghiệm h0:{

ết hợp với y u cầu cấu tạo, ta chọn h0 = 0.55 m, thay h0 vào điều kiện bền ta được: 64.812 – 14.73(0.4 + 2x0.55)(0.2 + 2x0.55)  0.75x90x2(0.4 + 0.2 + 2x0.55)0.55

Ta được: 36 089 T < 126.225 T, th a điều kiện bền

Vậy chiều cao của móng: hm = h0 + 0.05 = 0.55 + 0.05 = 0.6 m

7 Tính toán và bố trí cốt th p cho móng:

Việc tính toán cốt th p cho móng phải dựa vào 2 giả thuyết cơ bản sau:

- Toàn bộ ứng suất k o là do cốt th p chịu

- Cánh tay đ n của nội ng u lực lấy bằng 0.9h0, h0 là chiều cao làm việc của móng h0 = 0.55 m

Diện tích tiết diện cốt th p tại một tiết diện nào đó được ác định như sau:

Fa = Mtd/0.9h0xmaxRa, với:

- ma là hệ số điều kiện làm việc của cốt th p, ma = 0.85 – 0.95 , chọn ma = 0.9

- Ra là cường độ chịu k o tính toán của cốt th p, Ra = 28000 T/m2

Xác định m men tại các tiết diện tính toán:

Bước cốt th p a = 200 – 2 5 /11 = 17.273 cm → Chọn a = 17 cm = 170 mm

 Tính cho mặt c t II-II:

Fa = 13.124/(0.9x0.55x0.9x28000) = 1.052x10-3 m2 = 10.521 cm2

Chọn th p 12( F12 = 1.131 cm2 → ố thanh th p n = 10.521/1.131 = 9.302 thanh, chọn n = 10 thanh 12

Bước cốt th p a = 220 – 2 5 /9 = 23.333 cm → Chọn a = 23 cm = 230 mm

B Móng 3, B3:

I ố liệu:

1 ố liệu về kích thước cột:

ích thước tiết diện cột 3 là: 20 30 cm

ích thước tiết diện cột B3 là: 20 50 cm

2 ố liệu về tải trọng:

ết hợp với điều kiện a + b = 2.1, ta được nghiệm a = 2.1 m, b = 0

úc này sơ đồ tính của móng như sau:

II Thiết kế và tính toán:

kiện và khả n ng thi c ng móng; tình hình và đặc điểm của các c ng trình lân cận ⇒ Ta chọn chiều sâu ch n móng hm = 1.7m

3 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực ti u chuẩn:

- m1 là hệ số điều kiện làm việc của đất nền phụ thuộc vào độ sệt B, tra bảng

ta có m1 = 1.2

- m2 là hệ số điều kiện làm việc của c ng trình, tra bảng ta có m2 = 1.1

- ktc là hệ số độ tin cậy , lấy bằng 1

- Từ góc nội ma sát  = 16.633 , tra bảng ta được:

Điều kiện kiểm tra: {

ex là độ lệch tâm của móng theo phương phương cạnh dài , ex = 0

ey là độ lệch tâm của móng theo phương y phương cạnh dài , ey = 0

5 iểm tra độ lún theo TT H II:

Điều kiện kiểm tra  [Sgh] = 8 cm

Với là độ lún của đất nền dưới tác dụng của tải trọng c ng trình Độ lún được ác định theo phương pháp cộng lún từng lớp : = ∑

- ng suất do trọng lượng bản thân của đất nền gây ra:

Tại đáy móng = 0: z=0 = 1.68x1.7 = 2.856 T/m2 = 0.286 kg/cm2

độ sâu = 2.5 m: z=2.5 = 2.856 + 1.68x2.5 = 7.056 T/m2 = 0.706 kg/cm2

- ng suất gây lún: gl = 14.706 – 1.68x1.7 = 11.85 T/m2 = 1.185 kg/cm2

- Chiều dày lớp phân tố hi = (0.2 – 0.4)b = (44 – 88 cm, chọn hi = 50 cm

- ng suất do tải trọng ngoài gây ra: zi = koixgl, koi là hệ số phụ thuộc vào tỷ

số 2 i/b và  = a/b = 1.369

- Xác định chiều sâu v ng chịu n n: tại điểm số 9thuộc lớp đất thứ 3, ta thấy điều kiện sau th a m n: z = 0.162 kg/cm2< 0.2bt

= 0.208 kg/cm2 → Chiều sâu v ng chịu n n Ha = 4.5 m

Bảng tổng hợp kết quả tính lún:

Hình – Biểu đồ ứng suất lún dưới đáy móng

6 Tính toán chiều cao của móng:

Xác định độ lệch tâm của tải trọng: ex = 0; ey = 0

Xác định ứng suất tính toán tại đáy móng:

 = (86.878/(2.2x3))(1 0) = {

max,min = r = 13.163 T/m2

- Rk là cường độ chịu k o tính toán của b t ng: Rk = 90 T/m2

- Utb là chu vi trung bình của đáy tháp chọc thủng: Utb = 0.5(Ut + Ud)

Ut = 2(ac + bc); Ud = 2(acth + bcth) = 2(ac + bc + 4h0)

→ Utb = 2(ac + bc + 2h0)

Thay tất cả các gia trị tr n vào ta được bất phương trình sau:

322.652(h0)2 + 112.928h0 – 85.562 0 iải bất phương trình tr n ta được nghiệm h0:{

ết hợp với y u cầu cấu tạo, ta chọn h0 = 0.55 m, thay h0 vào điều kiện bền ta được: 86.878 – 13.163(0.5 + 2x0.55)(0.2 + 2x0.55)  0.75x90x2(0.5 + 0.2 + 2x0.55)0.55

Ta được: 59.499 T < 133.65T, th a điều kiện bền

Vậy chiều cao của móng: hm = h0 + 0.05 = 0.55 + 0.05 = 0.6 m

7 Tính toán chiều sao và bố trí cốt th p cho móng:

 Tính theo phương I-I:

2 ố liệu về kích thước cột: Cột có có kích thước 20 40 cm

II Thiết kế và tính toán móng C1:

3 Xác định kích thước đáy móng theo điều kiện áp lực ti u chuẩn:

- m1 là hệ số điều kiện làm việc của đất nền phụ thuộc vào độ sệt B, tra bảng

ta có m1 = 1.2

- m2 là hệ số điều kiện làm việc của c ng trình, tra bảng ta có m2 = 1.1

- ktc là hệ số độ tin cậy , lấy bằng 1

- Từ góc nội ma sát  = 16.633 , tra bảng ta được:

4 iểm tra áp lực ti u chuẩn của đất nền:

Điều kiện kiểm tra: {

ex là độ lệch tâm của móng theo phương phương cạnh dài

5 iểm tra độ lún của móng theo TT H II:

Điều kiện kiểm tra  [Sgh] = 8 cm

Với là độ lún của đất nền dưới tác dụng của tải trọng c ng trình Độ lún được ác định theo phương pháp cộng lún từng lớp : = ∑

- ng suất do trọng lượng bản thân của đất nền gây ra:

Tại đáy móng = 0: z=0 = 1.68x1.7 = 2.856 T/m2 = 0.286 kg/cm2

độ sâu = 2.5 m: z=2.5 = 2.856 + 1.68x2.5 = 7.056 T/m2 = 0.706 kg/cm2

- ng suất gây lún: gl = 12.286– 1.68x1.7 = 9.43 T/m2 = 0.943 kg/cm2

- Chiều dày lớp phân tố hi = (0.2 – 0.4)b = (36 – 72 cm, chọn hi = 50 cm

- ng suất do tải trọng ngoài gây ra: zi = koixgl, koi là hệ số phụ thuộc vào tỷ

số 2 i/b và  = a/b = 1.389

- Xác định chiều sâu v ng chịu n n: tại điểm số 7 thuộc lớp đất thứ 3, ta thấy điều kiện sau th a m n: z = 0.142 kg/cm2< 0.2bt = 0.175 kg/cm2 → Chiều sâu v ng chịu n n Ha = 3.5 m

Hình – Biểu đồ ứng suất lún dưới đáy móng

6 Tính toán chiều cao của móng:

Độ lệch tâm: e

Để thi n về an toàn ta d ng phản lực nh hơn để tính r = r2

- Rk là cường độ chịu k o tính toán của b t ng: Rk = 90 T/m2

- Utb là chu vi trung bình của đáy tháp chọc thủng: Utb = 0.5(Ut + Ud)

Ut = 2(ac + bc); Ud = 2(acth + bcth) = 2(ac + bc + 4h0)

Việc tính toán cốt th p cho móng phải dựa vào 2 giả thuyết cơ bản sau:

- Toàn bộ ứng suất k o là do cốt th p chịu

- Cánh tay đ n của nội ng u lực lấy bằng 0.9h0, h0 là chiều cao làm việc của móng h0 = 0.55 m

Diện tích tiết diện cốt th p tại một tiết diện nào đó được ác định như sau:

Fa = Mtd/0.9h0xmaxRa, với:

- ma là hệ số điều kiện làm việc của cốt th p, ma = 0.85 – 0.95 , chọn ma = 0.9

- Ra là cường độ chịu k o tính toán của cốt th p, Ra = 28000 T/m2

Xác định m men tại các tiết diện tính toán:

MI-I = 0.125r1b(a-ac)2 = 0.125x15.322x1.8(2.5 – 0.4)2 = 15.203 Tm

Bước cốt th p a = 180 – 2x5)/10 = 17 cm = 170 mm

 Tính cho mặt c t II-II:

Fa = 32.816/(0.9x0.55x0.9x28000) = 2.631x10-3 m2 = 26.31 cm2

Chọn th p 12( F12 = 1.131 cm2 → ố thanh th p n = 26.31/1.131 = 23.26 thanh, chọn n = 24 thanh 12

Bước cốt th p a = 250 – 2x5)/23 = 10.434 cm → Chọn a = 10 cm = 100 mm