đồ án kỹ thuật công trình xây dựng Công trình chung cư cao tầng Nguyễn Đình Chiểu (D1), phường 14, quận Tân Bình, TPHCM

Do vậy, để đảm bảo giá thành của công trình theo dự toán có tính đến kinh phí dựphòng một cách hợp lý, không vượt quá kinh phí đầu tư, thì cần phải gắn liền việc thiết kếkết cấu với việc

PHẦN I KIẾN TRÓC

Giáo viên hướng dẫn: GS,TS Ngô Thế Phong

I GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH:

Những năm gần đây với chủ trương xây dựng nền kinh tế thị trường, cố gắng thu hútvốn đầu tư của nhà nước, nền kinh tế nước ta ngày càng phát triển, đời sống nhân dân đi dầnvào ổn định Việc di cư ồ ạt vào thành phố lớn để làm việc, học tập ngày càng phổ biến Do

đó nhu cầu về nhà ở ngày càng tăng đặc biệt là tại thành phố Hồ Chí Minh, nơi có số dânđông nhất nước thì đất đai dùng cho việc ăn ở trở nên chật hẹp, các khu nhà không theo quyhoạch đã làm mất tính mỹ quan của thành phố Hơn nữa thành phố lại là một trung tâm hànhchính, thương mại, văn hoá của cả nước, là nơi tập trung các cơ quan đầu ngành thì việc xâydựng thêm các chưng cư nhà ở góp phần cái thiện chỗ ở cho người dân, đồng thời tô điểmthêm vẻ đẹp cho thành phố lại hết sức cần thiết Hiện nay có rất nhiều cao ốc căn hộ đang và

sẽ được xây dựng Một trong những công trình đó là chung cư cao tầng Nguyễn Đình Chiểu(D1), phường 14, quận Tân Bình, TPHCM Hy vọng công trình sẽ góp phần giải quyết chỗ ởcho người dân đồng thời tạo nên một bộ mặt mới, hiện đại hơn cho thành phố

Công trình được xây dựng để làm nhà ở kiểu căn hộ, phục vụ nhu cầu ăn ở sinh

hoạt, nghỉ ngơi, vui chơi, giải trí cho người dân làm việc và công tác tại thành phố

- Bố trí chức năng các tầng như sau:

+ Tầng 1: cao 3,7m được thiết kế làm khu để xe và một số phòng kỹ thuật (trạm điện,phòng bơm nước)

+ Tầng 29: cao 3,2m bố trí nhà ở kiểu căn hộ chia thanh 2 loại 80m2, 100m2

Tổ chức cửa đi, cửa sổ, các kết cấu bao che hợp lý để khắc phục các ảnh hưởng không tốtcủa các điều kiện khí hậu như: cách nhiệt, thông thoáng che nắng, che mưa, chống ồn

2 Yêu cầu bền vững:

Là khả năng kết cấu chịu được tải trọng bản thân, tải trọng khi sử dụng, tải trọng trongkhi thi công của công trình Độ bền này đảm bảo cho tính năng cơ lý của vật liêụ Kích thướctiết diện của cấu kiện phù hợp với sự làm việc của chúng, thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật trong

sử dụng hiện tại và lâu dài, thoả mãn các yêu cầu về phòng cháy và có thể thi công được trongđiều kiện cho phép

3 Yêu cầu về kinh tế:

Kết cấu phải có giá thành hợp lý Giá thành của công trình được cấu thành từ tiền vậtliệu, tiền thuê hoặc khấu hao máy móc thi công, tiền trả nhân công Đối với công trình này,tiền vật liệu chiếm hơn cả Do đó, phải chọn phương án có chi phí vật liệu thấp Tuy vậy, kếtcấu phải được thiết kế sao cho tiến độ thi công được đảm bảo Vì việc đưa công trình vào sửdụng sớm có ý nghĩa to lớn về kinh tế - xã hội

Do vậy, để đảm bảo giá thành của công trình (theo dự toán có tính đến kinh phí dựphòng) một cách hợp lý, không vượt quá kinh phí đầu tư, thì cần phải gắn liền việc thiết kếkết cấu với việc thiết kế biện pháp và tổ chức thi công

4 Yêu cầu mỹ quan:

Công trình được xây dựng ngoài mục đích thoả mãn nhu cầu sử dụng, còn phải đẹp cósức truyền cảm nghệ thuật Giữa các bộ phận phải đạt mức hoàn thiện về nhịp điệu, chính xác

về tỷ lệ, có màu sắc chất liệu phù hợp với cảnh quan chung

III GIẢI PHÁP KỸ THUẬT:

1 Về mặt kiến trúc.

- Công trình phải có qui mô diện tích sử dụng phù hợp, đáp ứng đúng, đủ nhu cầu cầnthiết

- Công trình cần được thiÕt kế, qui hoạch phù hợp với qui hoạch chung của thành phố

- Nội thất, thiết bị của công trình được trang bị phù hợp với tiêu chuẩn, nhu cầu sử dụngphải tuơng ứng với tính chất của công trình

3 Hệ thống giao thông

3.1 Hệ thống giao thông đứng:

Công trình được thiết kế với bốn thang máy bố trí ở trục 2 & 3 và 5 & 6, ngoài ra còn cóhai thang bộ tạo thuận lợi cho việc lên xuống dễ dàng của dân cư

3.2 Hệ thống giao thông ngang:

Trong từng tầng có hành lang dọc theo các khu thang máy và thang bộ từ đó đi vào cổng từngcăn hộ, hành lang này được bố trí ở giữa trục B & C

4 Biện pháp thông gió chiếu sáng - cấp thoát nước - điện - rác thải:

4.1 Biện pháp thông gió chiếu sáng:

4.1.1 Chiếu sáng nhân tạo:

- Các căn hộ được chiếu sáng bằng một hệ thống đèn ở các phòng, hành lang và cầuthang

- Ngoài ra người thiết kế đã bố trí thêm một hệ thống đèn trang trí trong và ngoài côngtrình

4.1.2 Chiếu sáng tự nhiên:

Các căn hộ được thiết kế tương đối hợp lý, mỗi căn hộ đều có hướng lấy ánh sáng tựnhiên thông qua một hệ thống cửa kính lùa và ban công có tính thẩm mỹ cao

4.1.3 Biện pháp thông gió:

Hệ thống cửa kính lùa có thể đón nhận gió thổi vào trong nhà Mỗi căn hộ được thiết kếmột hệ thống điều hòa nhiệt độ Ngoài ra trong mỗi bếp đều có hệ thống hút khói, hơi nấunướng đẩy ra ngoài theo một đường ống riêng biệt

4.2 Biện pháp cấp và thoát nước:

4.2.1 Cấp nước:

Nước cung cấp cho công trình lấy trực tiếp từ mạng lưới cấp nước thành phố, nước đượcđưa xuống các bể chứa ở tấng một rồi được bơm lên nước ở trên mái Từ đó nước được phânphối lại cho các căn hộ theo hệ thống đường ống thích hợp

4.2.2 Thoát nước:

Hệ thống thoát nước mưa và nước thải được bố trí riêng Nước mưa cho thoát trực tiếpvào đường ống thoát nước của thành phố Nước thải được đưa vào bể xử lý sơ bộ rồi chothoát vào đuờng ống thoát nước thành phố

4.3 Hệ thống điện:

Công trình có hai nguồn điện:

- Nguồn điện từ thành phố qua trạm biến áp đặt tại tầng một rồi từ đây sẽ cung cấp chotừng căn hộ

31

- Nguồn điện dự phòng khi hệ thống điện lưới gặp sự cố là máy phát điện đặt tầng một.

4.4 Xử lý rác thải:

Rác được thu gom ở các tầng rồi đưa xuống phòng chứa rác ở tầng một rồi từ đây đưa ra

hệ thống lấy rác của thành phố

5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy:

Công trình được trang bị hệ thống báo cháy tự động Hệ thống này bao gồm các loại đầubáo khói, báo nhiệt, chuông, còi, công tắc khẩn Nừu có sự cố cháy thì các thiết bị sẽ đưa tínhiệu xuống trung tâm báo cháy đặt tại tầng một, nước lập tức tự động xả xuống từ bể nướcmái và phun ra từ các đầu chữa cháy cố định từ ở các phòng đồng thời máy bơm nước hoạtđộng chữa cháy kịp thời

6 Vật liệu xây dựng và trang bị:

- Hệ chịu lực chính là khung và lõi, dùng bê tông mác 300 Rn = 130 kG/cm2

- Cốt thép: nhóm AI có Ra = 2100 kG/cm

nhóm AII có Ra = 2100 kG/cm2

- Tường ngoài: đá granit

- Tường trong: sơn nước màu xanh nhạt

- Bậc thang: đá mài

- Sàn: gach men ceramic

- Các tầng đều đóng trần dùng loại trần treo khung mảnh gắn tấm thạch cao

- Khu vệ sinh: gạch chống trơn, bồn tắm, bồn vệ sinh

- Mái lợp tôn AUSTNAM

IV GIẢI PHÁP QUY HOẠCH:

Công trình nằm ở vị trí trung tâm của khu đô thị Kiến trúc của công trình phải kết hợphài hoà cảnh quan, với các công trình xung quanh nằm trong kiến trúc tổng thể của khu đô thịmới Giải pháp quy hoạch được thiết kế theo phương hướng hiện đại, nhiều không gian lớnvới công viên cây xanh, tạo môi trường sống thoáng mát, trong lành cho người dân Cácđường giao thông được bố trí xung quanh và gần công trình, thuận tiện cho đi lại và lưu thôngcủa các phương tiện

31

PHẦN II KẾT CẤU

Giáo viên hướng dẫn: GS, TS Ngô Thế Phong

Nhiệm vụ thiết kế:

- Thiết kế khung trục 2

- Thiết kế sàn tầng điển hình ( ô sàn giữa trục 1-2 và A-B)

- Thiết kế móng dưới cột trục A của khung trục 2

Bản vẽ kèm theo:

-2 bản vẽ thép khung trục 2 (KC-01+KC-02) -1 bản vẽ: sàn tầng điển hình (KC-03)

-1 bản vẽ thép móng (KC-04)

CHƯƠNG 1:

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

I ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG:

Thiết kế kết cấu nhà cao tầng so với thiết kế kết cấu nhà thấp tầng thì vấn đề chọn giảipháp kết cấu có vị trí rất quan trọng Việc chọn hệ kết cấu khác nhau có liên quan đến vấn đề

bố trí mặt bằng , hình thể khối đứng, độ cao các tầng, thiết bị điện, đường ống, yêu cầu về kỹthuật thi công, tiến độ thi công, giá thành công trình

Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng là:

1 Tải trọng ngang:

Tải trọng ngang bao gồm áp lực gió tĩnh, động là nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu.Nhà ở phải đồng thời chịu tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang Trong kết cấu thấptầng, ảnh hưởng của tải trọng ngang sinh ra rất nhỏ, nói chung có thể bỏ qua Theo sự tăng lêncủa độ cao, nội lực và chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lên rất nhanh

Nếu xem công trình như một thanh công xôn ngàm cứng tại mặt đất thì mô men tỉ lệthuận với bình phương chiều cao:

EJ

H q

120



 (Tải trọng phân tam giác)

Chuyển vị ngang của công trình làm tăng thêm nội lực phụ do tạo ra độ lệch tâm cho lựctác dụng thẳng đứng; làm ảnh hưởng đến tiện nghi của người làm việc trong công trình; làmphát sinh các nội lực phụ sinh ra các rạn nứt các kết cấu như cột, dầm, tường, làm biến dạngcác hệ thống kỹ thuật như các đường ống nước, đường điện

Chính vì thế, khi thiết kế công trình nhà cao tầng không những chỉ quan tâm đến cường

độ của các cấu kiện mà còn phải quan tâm đến độ cứng tổng thể của công trình khi công trìnhchịu tải trọng ngang

31

3 Trọng lượng bản thân:

Công trình càng cao, trọng lượng bản thân càng lớn thì càng bất lợi về mặt chịu lực.Trước hết, tải trọng đứng từ các tầng trên truyền xuống tầng dưới cùng làm cho nội lực dọctrong cột tầng dưới lớn lên, tiết diện cột tăng lên vừa tốn vật liệu làm cột, vừa chiếm khônggian sử dụng của tầng dưới, tải trọng truyền xuống kết cấu móng lớn thì sẽ phải sử dụng loạikết cấu móng có khả năng chịu tải cao, do đó càng tăng chi phí cho công trình Mặt khác, nếutrọng lượng bản thân lớn sẽ làm tăng tác dụng của các tải trọng động như tải trọng gió động,tải trọng động đất Đây là hai loại tải trọng nguy hiểm thường quan tâm trong thiết kế kết cấunhà cao tầng

Vì vậy, thiết kế nhà cao tầng cần quan tâm đến việc giảm tối đa trọng lượng bản thânkết cấu, chẳng hạn như sử dụng các loại vách ngăn có trọng lượng riêng nhỏ như vách ngănthạch cao, các loại trần treo nhẹ, vách kính khung nhôm

II PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU :

Dựa vào đặc điểm của công trình ta chọn hệ kết cấu là kết cấu khung cứng kết hợp lợidụng lồng cầu thang máy tạo thành hệ khung lõi kết hợp cùng tham gia chịu tải trọng ngang.Việc kết hợp này phát huy được ưu điểm của hai loại kết cấu, đó là khả năng tạo không gianlớn vá sự linh hoạt trong bố trí kết cấu của hệ khung cũng như khả năng chịu tải trọng ngang

và chịu tải trọng động tốt của lõi cứng Do đặc điểm làm việc của hai kết cấu là khác nhau:khung cứng biến dạng cắt là chủ yếu còn lõi cứng chỉ biến dạng uốn Kết hợp hai loại kết cấunày cho làm việc đồng thời sẽ hạn chế được nhược điểm và phát huy ưu điểm của chúng Vậy ta có hệ khung - lõi kết hợp hình thành sơ đồ khung giằng Khung và lõi cùng thamgia chịu tải trọng ngang có ưu điểm là lực cắt dưới tác dụng của tải trọng sẽ phân phối tươngđối đều hơn theo chiều cao, nhờ khả năng chịu uốn lớn của vách do đó giảm mô men trongkhung, dẫn đến có thể giảm tiết diện cột, dầm, và như vậy có lợi về mặt kinh tế Kết cấukhung giằng là kết cấu thích hợp với công trình có chiều cao nhỏ hơn 20 tầng

III CHỌN VẬT LIỆU VÀ CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN:

1 Chọn phương án sàn:

Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc, phương án sàn được lựa chọn là sàn sườn toàn khối Sơ

đồ bố trí dầm, cột được thể hiện trên các bản vẽ sau:

1 12

1 8

1 12

1 8

k : Hệ số phụ thuộc vào mô men k = 1,2  1,5; lấy k=1,3

Rn : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông mác 300: Rn=130 kG/cm2

Lực dọc N tÝnh sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích chịu tải.Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà ở nên lấy sơ bộ tải trọng 1000 kG/m2 sàn Vậy tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải

31

D = 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng.

l : nhịp của bản lấy l = 7,25 m

Chọn hb = 20 (cm)

* Bề dầy của vách lấy sơ bộ 30 (cm)

Kích thước các cấu kiện được ghi trong bảng sau:c các c u ki n ấu kiện được ghi trong bảng sau: ện được ghi trong bảng sau: được ghi trong bảng sau:c ghi trong b ng sau:ảng sau:

Cấu kiện Tiết diệnCột 500x800Dầm D1 250x700Dầm D2 250x700Dầm D3 250x700Dầm D4 250x700Dầm D5 250x700Sàn Dày 200

CHƯƠNG 2:

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

I XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC 2:

1 Xác định tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên công trình:

Sơ đồ truyền tải:

b c

g1,p1

g1,p1 g1,p1

Các lớp vật liệu của sàn được lựa chọn như dưới các bảng sau:

1.1.1 Sàn của các phòng tầng điển hình:

Các lớp vật liệu Chiều dày

(mm)  (kg/m

3) Tải trọng tiêuchuẩn (kg/m2) n

Tải trọng tínhtoán (kg/m2)Lớp gạch Ceramic 10 2000 20 1,1 22

1.1.2 S n khu v sinh: àn khu vệ sinh: ệ sinh:

Các lớp vật liệu Chiều dày

(mm)  (kg/m

3) Tải trọng tiêuchuẩn (kg/m2) n

Tải trọng tínhtoán (kg/m2)

31

Gạch chống trơn 10 2000 20 1,1 22Vữa lót XM cát 15 2000 30 1,3 39Màng chèng thấm 10 1800 18 1,1 20Bản BTCT 200 2500 500 1,1 550Vữa trát trần 15 2000 30 1,3 39Tường (2 lớp trát) 60 1,1 66

Tải trọngtính toán(kg/m2)Mái tôn AUSTNAM 0,42 7850 3 1,4 5

Xà gồ thép, thiết bị treo,

cách nhiệt ( 20kg/m2) 20 1,1 22Tổng tĩnh tải (phân bố đều

Tổng tĩnh tải phân bố trên

1.1.4 S n c a t ng mái: àn khu vệ sinh: ủa tầng mái: ầng mái:

Các lớp vật liệu Chiều dày

(mm)

 (kg/

m3)

Tải trọng tiêuchuẩn (kg/m2) n

Tải trọng tínhtoán (kg/m2)Vữa lót XM cát 15 2000 30 1,3 39Bản BTCT 200 2500 500 1,1 550Vữa trát trần 15 2000 30 1,3 39

Hoạt tải hành lang: p2 = 1,2x300 = 360 kg/m2

Hoạt tải ban công: p3 = 1,2x300 = 360 kg/m2

Hoạt tải trên mái: p4 = 1,3x30 = 39 kg/m2

Hoạt tải sàn tầng mái: p5 = 1,3x75 = 100 kg/m2

 Hoạt tải tầng mái p = 39/0,8 +100 = 150 kg/m2

2 Xác định tải trọng tác dụng lên khung trục 2:

2.1 Tĩnh tải:

2.1.1 Tầng điển hình :

Tải trọng tác dụng lên khung gồm:

+ Trọng lượng bản thân của sàn và các lớp cấu tạo

+ Trọng lượng bản thân của tường

2

25 , 6 2

55 , 7 740

2

8 , 2 2

8 , 2 740

g3  800 / (tải trọng của tường dày 110 cao 2,5m)

c Xác định tải trọng tập trung tại nút:

55 , 7 1405 2

1 2

55 , 7 2

55 , 7 740 2

1 2

25 , 6 2

25 , 6 740 1

55 , 7 7 , 0 25 , 0 2500 1

, 1

55 , 7 2

55 , 7 740 2

1 2

25 , 6 2

25 , 6 740 2

G

2

1 2

55 , 7 2

8 , 2 740 2

1 2

25 , 6 2

8 , 2



31

55 , 7 7 , 0 25 , 0 2500 1

, 1

G2 = 18520 kg

2.1.2 Tầng mái (tầng 10):

Tải trọng tác dụng lên khung gồm:

+ Trọng lượng bản thân của lớp mái truyền qua tường thu hồi lên dầm.+ Trọng lượng bản thân của tường thu hồi

+ Trọng lượng bản thân của sàn tầng lửng sát mái

2

25 , 6 2

55 , 7 717

2

8 , 2 2

8 , 2 717

55 , 7 2

55 , 7 717 2

1 2

25 , 6 2

25 , 6 717

1m G

55 , 7 7 , 0 25 , 0 2500 1

, 1 2

25 , 6 2

55 , 7 1405

55 , 7 2

55 , 7 717 2

1 2

25 , 6 2

25 , 6 717

2m

G

2

1 2

55 , 7 2

8 , 2 717 2

1 2

25 , 6 2

8 , 2



55 , 7 7 , 0 25 , 0 2500 1

, 1

Có 2 trường hợp hoạt tải, tương ứng với 2 trường hợp hoạt tải đặt lệch tầng lệch nhịp

Kết quả tính toán như sau:

2m 2m

II PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG NGANG VÀO KHUNG VÀ VÁCH:

Do chiều cao nhà nhỏ hơn 40(m) nên ta không cần tính toán với thành phần gió động

mà chỉ xét đến thành phần tĩnh của gió theo công thức:

W = n W0 k C + W0: Giá trị tải trọng gió lấy theo bản đồ phân vùng tại TP Hồ Chí Minh là vùng II-B (trabảng phụ lục E) : W0 = 95 (kg/m2)

+ k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao lấy theo bảng 5 TCVN 2737 95

B ng tính toán áp l c gió ảng tính toán áp lực gió ực gió

Tầng Độ cao (m) k Gió đẩy

Tải trọng ngang phân bố vào khung và lõi dựa vào độ cứng tương đương

Thay khung thực bằng một vách cứng đặc tương đương (có cùng chiều cao, chuyển vịngang ở đỉnh khi cùng chịu một loại tải trọng ngang)

31

Do công trình được thiết kế đối xứng nên tâm khối lượng trùng với tâm cứng và hợplực theo phương ngang đi qua tâm cứng vì vậy ta bá qua thành phần chuyển vị xoay chỉ kểđến thành phần chuyển vị thẳng (phương ngang nhà).

Tải trọng ngang sẽ phân bố vào lõi và khung theo công thức:

Tyi: Tải trọng ngang phân cho khung thứ i

2 Xác định độ cứng của lõi thang máy:

Độ cứng lõi thang máy xác định như theo sức bền vật liệu

Tiết diện như trong hình vẽ:

0

o x

x g

3

g g

Chọn hệ trục ban đầu x0Oyo như hình vẽ, phân chia tiết diện thành các thành phần nhưhình vẽ để thuận tiện cho việc tính toán

Diện tích tiết diện:

Mômen quán tính của tiết diện:

Ix = Ixi

Ix1 = 3 ( 1 , 43 0 , 15 ) 2 0 , 95 0 , 3 0 , 469 4

12

3 , 0 95 , 0

Vậy Ix = Ixi = 2,274 m4

Momen quán tính của lõi đối với trục đi qua tâm cứng là:

Ix = (2,274 + 2,55x2,832) = 22,696 m4

Độ cứng của lõi : 22,696E

Quan niệm lõi làm việc như 1 công xôn ngàm vào móng có chuyển vị do lực tập trung đặttại đỉnh gây ra:

EI

l P

= 5,49.106 kg/m

3 Tính độ cứng tương đương của khung:

- Quan niệm khung thực là một vách cứng đặc tương đương có cùng chiều cao

- Cho khung chịu tải trọng là lực tập trung P = 1kg tại đỉnh khung

- Chiều cao của khung là: l = 33m

Độ cứng tương đương của khung:

Độ cứng tương đương của khung : 0,8 106 kg/m

- Tải trọng ngang sẽ phân bố vào khung K2 theo công thức:

10 06 , 1

Mô hình hoá sơ đồ tính và giải nội lực:

để đơn giản sơ đồ tính ta có thể truyền tải trọng từ tầng áp mái xuống tầng mái mà không ảnhhưởng đến kết quả nhiều

21900 5106 18520

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

5106 21900 2072

18520 5106

4947 15394 2008

15394 4947

a b c d

1739

2342

2342 1739

1346 2342

1739 2342 1739

2342 1346

1801 1801 1035 1801

1008 1739 1739

Sơ đồ hoạt tải 2 khung k2 (Đơn vị: kG, kG/m)

31

483 362

449

516 539 555 570

851

462

446

437 1185

Sơ đồ gió phải khung k2 (Đơn vị: kG)

31

Nội lực được tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản:

- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải cộng với một trường hợp hoạt tải, trong đó hệ số tổ hợplấy bằng 1,0

- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tĩnh tải cộng với hai trường hợp hoạt tải trở lên, trong đó hoạttải được nhân với hệ số 0,9

 Tổ hợp nội lực dầm: cần xét các cặp nội lực sau:

Mmax Mmin Qmax

QTƯ QTƯ MTƯ

 Tổ hợp nội lực cột: cần xét các cặp nội lực sau:

Mmax Mmin Nmax

NTƯ NTƯ MTƯ

 Các trường hợp tải trọng:

1 Trường hợp tĩnh tải

2 Trường hợp hoạt tải 1

3 Trường hợp hoạt tải 2

4 Trường hợp hoạt tải 3 (hoạt tải 1 + hoạt tải 2)

5 Trường hợp gió trái

6 Trường hợp gió phải

Nội lực cột và dầm được tổ hợp và lập thành bảng ( Xem bảng tổ hợp nội lực )

II - THIẾT KẾ CẤU KIỆN:

1 Chọn vật liệu làm cột như sau:

- Chọn bê tông cột mác 300:

Có Rn =130 kG/cm2, Rk=10 kG/cm2

- Thép dọc trong cột: Chọn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm2

- Thép đai dùng nhóm AI có Rađ = 1700 kG/cm2.

- Bê tông mác 300 có hệ số  0= 0,58, A0= 0,412

Chiều dài tính toán của cột khung nhà nhiều tầng khi số nhịp không Ýt hơn 2 và mối nốicột với xà ngang, móng là liên kết cứng có thể lấy như sau:

- Với kết cấu toàn khối: l0 = 0,7H

Trong đó H là chiều cao tầng

- Giả thiết khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến trọng tâm cốt thép:

a = a, = 5cm

2 Chọn cặp nội lực để tính toán:

Mỗi tiết diện ở cột chịu nhiều cặp nội lực khác nhau Trong khi tính toán ta chọn ra một

số cặp nội lực nguy hiểm, trong những cặp nội lực này ta dùng một cặp để tính toán và chọn

ra cốt thép Sau đó dùng các cốt thép đã chọn để kiểm tra lại khả năng chịu lực đối với cáccặp còn lại Để đơn giản ta có thể tính cho từng cặp một, rồi chọn thép lớn nhất trong các cặp

để bố trí

Trước hết căn cứ vào bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm Đó là cáccặp nội lực có trị tuyệt đối của mômen, độ lệch tâm, lực dọc lớn nhất Những cặp có độ lệchtâm lớn thường gây nguy hiểm cho vùng kéo, còn những cặp có lực dọc lớn thường gây nguyhiểm cho vùng nén, còn cặp có mô men lớn nhất gây nguy hiểm cho cả vùng kÐo và vùngnén

- Được sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn, em tính toán thiết kế các loại cấu kiện chokhung trục 2 như sau:

+ Thiết kế sàn tầng điển hình.(ô sàn giữa trục 1-2 và A-B)

+ Thiết kế cấu kiện cột: tính thép cho cột A khung trục 2

+Thiết kế cấu kiện dầm: tính thép cho dầm tầng 3 và tầng mái

III TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT TRỤC A ( K2 ).

Chia cột làm 3 đoạn:

1 Cột tầng 13 :

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được các cặp nội lực nguy hiểm sau:

Các c p n i l c dùng ặp nội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ực gió để tính cốt thép đoạn I tính c t thép o n I ốt thép đoạn I đ ạn I

2 1-1-14 -10,817 -432,952 2,5 3,2 5,7 -3,957 -401,887

3 1-1-15 -10,738 -455,376 2,36 3,2 5,56 -3,957 -401,887

1.1 Tính với cặp 3

M=-10,738Tm=-1073800kGcm, N=-455376kG

- Giả thiết lớp bảo vệ a = a’ = 5 cm ; h0 = h-a = 80-5 = 75 cm

- Kiểm tra điều kiện ổn định:

- Chiều dài tính toán của cột:

4 , 1 5 , 0 8 ,

)54,71.5,075(54,71.50.13056,40.455376)

'.(

).5,0(

' 0

x h

bx R Ne

o a

n

=1,16c

m2

 = 100  0 , 06 % 

75 50

32 ,

- Giả thiết lớp bảo vệ a = a’ = 5 cm ; h0 = h-a = 80-5 = 75 cm

- Kiểm tra điều kiện ổn định:

- Chiều dài tính toán của cột:

4 , 1 5 , 0 8 ,

Fa=Fa'=

)575(2800

)32,71.5,075(32,71.50.1307,40.432952)

'.(

).5,0(

' 0

x h

bx R Ne

o a

n

3,14cm2

Giả thiết lớp bảo vệ a = a’ = 5 cm ; h0 = h-a = 80-5 = 75 cm

- Kiểm tra điều kiện ổn định:

- Chiều dài tính toán của cột:

x =

cm e

4 , 1 5

)87,70.5,075(87,70.50.13041.428332)

'.(

).5,0(

' 0

x h

bx R Ne

o a

n

= 3,39cm2

Fa= Fa' = - 3,39 cm2 < 0

 Fa= Fa' = min.bho=0,005.50.75=18,75 cm2

Chọn Fa= Fa' = 4 25 có Fa=19,64cm2

+ Tính cốt đai:

Đặt cốt đai theo cấu tạo:

Điều kiện cấu tạo:   0,25.d1 = 0,25.25 = 6,25mm chọn  8

U = 200mm < Uct = 15.d2=15 25 = 375mm

Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc: Uct = 100mm

2 Cột tầng 46 :

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được các cặp nội lực nguy hiểm sau:

Các c p n i l c dùng ặp nội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ực gió để tính cốt thép đoạn I tính c t thép o n II ốt thép đoạn I đ ạn I

Chọn Fa= Fa' = 4 25 có Fa=19,64cm2

+ Tính cốt đai:

Đặt cốt đai theo cấu tạo:

Điều kiện cấu tạo:   0,25.d1 = 0,25.25 = 6,25mm chọn  8

U = 200mm < Uct = 15.d2=15 25 = 375mm

Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc: Uct = 100mm

3 Cột tầng 710 :

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được các cặp nội lực nguy hiểm sau:

Các c p n i l c dùng ặp nội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ội lực dùng để tính cốt thép đoạn I ực gió để tính cốt thép đoạn I tính c t thép o n III ốt thép đoạn I đ ạn I

- Đặt cốt đai theo cấu tạo:

- Điều kiện cấu tạo:   0,25.d1 = 0,25.25 = 6,25mm chọn  8

 Tính toán với tiết diện chịu mô men âm:

Tính toán theo sơ đồ đàn hồi, với bê tông Mác 300 có A0 = 0.412

Vì cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, tính toán với tiết diện b x h

Tính giá trị: A = 2

0

h b R

F a



 (%) min = 0,15% < % < max

Nếu  < min thì giảm kích thước tiết diện rồi tính lại

Nếu  > max thì tăng kích thước tiết diện rồi tính lại

- Nếu A > A0 thì nên tăng kích thước tiết diện để tính lại Nếu không tăng kích thước tiếtdiện thì phải đặt cốt thép chịu nén F’a và tính toán theo tiết diện đặt cốt kép

 Tính toán với tiết diện chịu mô men dương:

Do bản sàn đổ liền khối với dầm nên nó sẽ cùng tham gia chịu lực với sườn khi nằmtrong vùng nén Vì vậy khi tính toán với mô men dương ta phải tính theo tiết diện chữ T

Bề rộng cánh đưa vào tính toán : bc = b + 2.c1

Trong đó c1 không vượt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:

+ Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm

+ Một phần sáu nhịp tính toán của dầm

- Nếu M  Mc trục trung hoà qua cánh,

lúc này tính toán như đối với tiết diện

a Tính thép chịu mô men dương(giữa nhịp) : M = 16331 kGm

Bề rộng cánh đưa vào tính toán : bc = b + 2.c1

Trong đó c1 không vượt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:

+ Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm:

0,5.(7,25 - 2.0,125) = 3,5 (m)

+ Một phần sáu nhịp tính toán của dầm:

l/6 = 7,25/6 = 1,2 (m)

+ 6.hc = 6.0,2 = 1,2 (m)

hc = 20 (cm) : chiều cao của cánh,

lấy bằng chiều dày bản

M

n

< A0 = 0,412

  0 , 5 1  1  2 A 0 , 5 1  1  2 0 , 012 0 , 994

Fa = 9 , 31

63 994 , 0 2800

1633100

31,9100 h0  b

F a

> min = 0,2 %

Chọn thép: 3  25; Fa = 14,73 (cm2)

b Tính thép chịu mô men âm (ở gối): M = - 27515 kGm

Tính với tiết diện chữ nhật 70x25 cm

2751500

R

M

a (cm2)Kiểm tra hàm lượng cốt thép :

% = 100 1,13%

63.25

74,17100 h0  b

F a

> min = 0,2 %

Chọn thép: 5  25; Fa = 24,54 (cm2)

2 TÝnh thép dầm tầng 3 (nhịp giữa):

a Tính thép chịu mô men dương: M = 1152 kGm

Ta có M = 1152 (kGm) < Mc = 365170 (kGm) nên trục trung hoà đi qua cánh, tínhtoán theo tiết diện chữ nhật 265x63 cm

F a

< min =0,2 % = 0.002.63.25 = 3,15 (cm2)

Chọn thép: 2  16; Fa = 4,02 (cm2)

b Tính thép chịu mô men âm(ở gối): M = - 9923 kGm

Tính với tiết diện chữ nhật 70x25 cm

F a

> min = 0,15 %

Chọn thép: 2  25; Fa = 9,82 (cm2)

3 Tính thép dầm tầng mái (nhịp biên):

a Tính thép chịu mô men dương: M = 14775 kGm

Tính toán tương tự dầm tầng 3 có: Fa = 8,43 (cm2), =0.5% > min = 0,2%

Chọn thép: 3  25; Fa = 14,73 (cm2)

b Tính thép chịu mô men âm: M = -19987 kGm

Tính toán tương tự dầm tầng 3 có: Fa = 12,4 (cm2), =0.5% > min = 0,2%

b Tính thép chịu mô men âm: M = -6324 kGm

Tính toán tương tự dầm tầng 3 có: Fa = 3,7(cm2), =0.23% > min = 0,2%

Chọn thép: 3  25; Fa = 14,73 (cm2)

5 Tính toán cốt đai cho dầm.

Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và bố trítương tự cho các dầm còn lại

Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Qmax = 18,796(T)=18796kG.

- Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax  k0.Rn.b.h0

Trong đó: k0 : Hệ số, với bê tông Mác 300 thì k0 = 0,35

Vế phải: VP = 0,35.130.25.63 = 71662 (kG)

Qmax = 18796(kG) < 71662 (kG) Thoã mãn điều kiện

- Kiểm tra điều kiện tính toán: Qmax  0,6.Rk.b.h0

Vế phải: VP = 0,6.10.25.63 = 9450(kG)

Qmax = 18796(kG) >9450(kG)Ta cần phải tính toán cốt đai

Chọn đường kính cốt đai là 8 thép AI, có diện tích tiết diện là fđ = 0,503 cm2,

8

2 2

2 0





Q

h b R F n

5 ,

Q

h b

23 3 / h

Uct (Với dầm có chiều cao h50cm)

Vậy ta chọn khoảng cách các cốt đai như sau: dùng 8 a200

- Kiểm tra điều kiện tính cốt xiên:

qđ= 105,6

20

503,0.2.2100

R ad d

kG/cm

Qđb= 8 2  8 10 25 63 2 105 , 6  28950

d o

2 1

a

b

g1,p1 g1,p1

g1,p1 g1,p1

Cốt thép sàn được đặt đều theo hai

phương nên ta có phương trình cân bằng

để xác định các mômen dẻo:

' 2

2

' 1

1 2

M M M l

l ql

M

M A M

M2

1306 8

, 40

55 7 935 8 , 40 8 , 6 6

8 , 6 6 4

, 1 2 4

, 1 2 12 2

2 2

1

2 1 1

1 1

3 1 1 1 1

1 1 1

3 1

KGm ql

ql M

l M

ql l M M

l M M

4 , 1 4

, 1

1306

1 ΙΙ

Ι

1

KGm M

M M

KGm M

2

M   Dùng thép loại AI có R a R a'  2100KG/cm2 Sàn dày 20 cm;giả thiết a =2cm h0  20  2  18cm

, 0 18 100 130

130600

2 2

%2,0002,018100

51,3μ

51,318984,02100

130600γ

min 0

2

0 1

cm h

R

M F

a a a

Chọn thép 10 ; f a  0 , 785cm2 ; khoảng cách: a 22 , 4cm

51 , 3

100 785 , 0







Vậy thép chịu mômen dương chọn 10a200 (Fa = 3,92cm2)

b Tính thép chịu mô men âm: MΙ MΙΙ 1829KGm

0,043 0,3

18100130

182900

2 2

A bh

R

M A

γ  0 , 51  1  2  0 , 043  0 , 978

 

min 0

2

0 Ι

μ

%3,0003,018100

95,4μ

95,418978,02100

182900γ

cm h

R

M F

a a a

Chọn thép:φ10;fa 0,785cm2; Khoảng cách: a 15 , 9cm

95 , 4

100 785 , 0