I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH. TÊN CÔNG TRÌNH : KHU DỊCH VỤ THƯƠNG MẠI VĂN PHÒNG NHÀ Ở TÂN MAI – HÀ NỘI I.1. Địa điểm xây dựng Địa điểm xây dựng công trình: Tân Mai – Hà Nội Toà nhà là một công trình nằm trong dự án xây dựng khu dịch vụ thương mại và chung cư cao cao cấp ở quận Tân Mai của Chủ đầu tư là Công ty Cổ phần vá phát triển đô thị Sông Đà, nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân. Tòa nhà gồm 2 tầng hầm và 20 tầng thân kể cả tầng mái Xét về mặt địa lý, đây là khu đất đẹp có mạng lưới giao thông hoàn thiện, các hệ thống điện nước hoàn chỉnh và chỉ tiếp giáp với khu dân cư ở phía bắc công trình nên công trình có nhiều thuận lợi cho quá trình thi công. Về mặt tổng thể của dự án xây dựng thì khu đất cần được san lấp để đạt được cốt thiết kế của hè và đường. Công trình về vị trí: + Phía Đông tiếp giáp với khu dân cư. + Phía Bắc tiếp giáp với khu dân cư. + Phía Nam tiếp giáp với khu dân cư. + Phía Tây giáp tuyến đường Trương Định I.2. Quy mô, công suất và cấp công trình. Theo dự án, công trình là nhà thuộc loại cao trong tổng thể dự án (69.6 m), bao gồm các công năng như sau: + Tầng hầm 2 dành để xe + Tầng 1,2,3 dùng làm siêu thị, nhà hàng và các nhu cầu dịch vụ khác. + Tầng 4 9 dùng khu văn phòng cho thuê + Tầng tiếp theo là tầng kỷ thuật.. + Các tầng từ 10 17 chia ra thành các căn hộ phục vụ nhu cầu nhà ở của nhân dân.; và tầng 18 dùng làm tầng sinh hoạt chung cho khu chung cư, tầng trên là tầng Tum dung làm tầng kỹ thuật mái. Cấp công trình: Cấp II (từ 1725 tầng) Bậc chịu lửa: Bậc II Công trình này là công trình văn phòng, chung cư cao tầng vào loại tương đối lớn và hiện đại đang ngày càng phổ biến trong thành phố Hà Nội. Các thông số kỹ thuật về qui mô công trình: + Chiều cao tới đỉnh mái: 69.6 m. + Chiều cao tầng hầm: tầnghầm 2 là 2.7m, tầng hầm 1 là 3.3m. + Chiều cao tầng 1 : 4.5 m + Chiều cao tầng 2,3 : 4.2m + Chiều cao tầng 4 9 : 3.6 m + Chiều cao tầng kỹ thuật : 3.0 m + Chiều cao tầng 10 – 18 : 3,15 m + Chiều cao tầng tum : 3.0 m II.CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH II.1. Giải pháp mặt bằng. + Tầng kỹ thuật: Được bố trí kỹ thuật điều hòa, các phòng kỹ thuật thang máy… Mỗi căn hộ được thiết kế độc lập, bố trí các phòng với công năng sử dụng riêng biệt và được liên hệ với nhau thông qua tiền sảnh của các căn hộ. Giải pháp thiết kế mặt bằng này thuận tiện cho việc sinh hoạt và trang trí nội thất phù hợp với công năng sử dụng của từng phòng. Hành lang trong các tầng được bố trí đảm bảo đủ rộng, đi lại thuận lợi. Mỗi tầng được thiết kế lấy khu cầu thang làm trung tâm giao thông tới các căn hộ. Cầu thang bộ chung được thiết kế rộng và khối thang máy gồm thang chở người và thang hàng được đặt gần sảnh chính thuận tiện cho giao thông tuyến dọc giữa các tầng. Thang thoát hiểm đặt phía sau được thiết kế rộng hai vế theo đúng tiêu chuẩn đảm bảo an toàn thoát người khi có sự cố. II.2. Giải pháp cấu tạo và mặt cắt. Nhà ở được thiết kế với tầng hầm làm gara ô tô, nơi để xe đạp, xe máy có chiều cao kết cấu 2,9 m. Tầng 1,2,3 là tầng siêu thị phục vụ cho các căn hộ trong nhà. 2 tầng điển hình ( cho khu văn phòng và chung cư )cao 3,6 m và 3.15m phù hợp với nhu cầu nhà ở và điều kiện khí hậu Việt Nam. Cấu tạo các lớp sàn như sau: • Sàn tầng hầm gồm: + Cát tôn nền tưới nước, đầm kỹ + Lớp vật liệu chống thấm + Nền bê tông đá + Quét phụ gia chống thấm + Lát gạch Granitô nhám màu ghi vàng 500x500 + Tường BTCT, mài bavia sơn 3 lớp. • Sàn tầng dịch vụ + Lát gạch sàn Ceramic + Vách ngăn nhẹ + Lớp cát độn + Sàn BTCT đổ tại chỗ, ngâm chống thấm theo qui phạm + Lớp vữa trát, lót + Trần giả và thiết bị kỹ thuật • Sàn tầng điển hình (Sàn căn hộ) + Lát gạch Ceramic + Lớp cát độn + Sàn BTCT đổ tại chỗ + Lớp vữa trát, lót. • Sàn mái + Hai lớp gạch lá nem + Lớp vữa tạo dốc dày trung bình 100 + Lớp gạch chống nóng 6 lỗ + Sàn BTCT đổ tại chỗ, ngâm chống thấm theo qui phạm + Lớp vữa trát, lót
TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
TÍNH TOÁN NỘI LỰC
Sơ đồ tính của công trình được thiết kế dưới dạng khung không gian ngàm tại mặt đài móng Lõi cứng, cụ thể là lồng thang máy, được phân chia thành các phần tử shell Trục tính toán của các phần tử này được xác định rõ ràng.
Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn.
Trục cột giữa trùng trục trục hình học của cột.
Chiều dài tính toán của dầm được xác định bằng khoảng cách giữa các trục cột tương ứng, trong khi chiều dài tính toán của các phần tử cột ở các tầng trên được lấy bằng khoảng cách giữa các sàn.
Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân; hoạt tải sử dụng; tải trọng gió; tải trọng động đất.
Tĩnh tải được chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình.
Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh và động tính với các dao động riêng đầu tiên theo các phương X, Y, -X, -Y Đối với động đất, được tính với 3 dạng dao động đầu tiên theo các phương X, -X, Y, -Y Do đó, có các trường hợp tải hợp lý cần xem xét trong quá trình tính toán.
Trường hợp tải 1: Tĩnh tải
Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng.
Trường hợp tải 4: Gió X dương.
Trường hợp tải 5: Gió Y dương.
Trường hợp tải 6: Tải trọng động đất X1, X2, X3.
Trường hợp tải 7: Tải trọng động đất Y1, Y2, Y3
Sử dụng phần mềm Etabs phiên bản 8.48 để tính toán nội lực Kết quả nội lực được trình bày trong phần phụ lục, chỉ bao gồm những giá trị cần thiết cho tính toán.
I.4 Kiểm tra kết quả tính toán.
Trong quá trình sử dụng chương trình Etabs 8.48 để giải lực, có thể xảy ra sai lệch kết quả do nhiều nguyên nhân như lỗi phần mềm, nhập sai số liệu, hoặc hiểu sai về sơ đồ kết cấu và tải trọng Để xác nhận tính chính xác và độ tin cậy của kết quả tính toán, cần thực hiện một số phép tính so sánh và kiểm tra.
Sau khi nhận được kết quả nội lực từ chương trình Etabs 8.48, việc đánh giá tính hợp lý của những kết quả này là cần thiết trước khi áp dụng vào tính toán Đánh giá này dựa trên kiến thức cơ bản về cơ học kết cấu, mang tính sơ bộ và tổng quát, không đi vào chi tiết cho từng phần tử cấu kiện.
- Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen xem từ chương trình Etabs , cách kiểm tra như sau:
Đối với các trường hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen có dạng gần như đối xứng (công trình gần đối xứng).
Đối với tải trọng ngang như gió và động đất, biểu đồ momen trong khung cần có giá trị âm ở phần dưới và dương ở phần trên của cột Ngoài ra, đầu thanh phải có giá trị dương trong khi giá trị âm xuất hiện ở cuối thanh của các thanh ngang theo hướng gió.
Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mức tầng đó trở lên.
Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đường nối tung độ momen âm đến tung độ momen dương ở giữa nhịp có giá trị bằng
Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nội lực tính được là đáng tin cậy.
Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kế móng.
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
Trong tính toán khung không gian, các tải trọng được xem xét bao gồm tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió theo các phương X, Y, -X, -Y và tải trọng động đất theo các phương X, Y Để xác định cốt thép cho cấu kiện, cần tổ hợp các tải trọng này nhằm tìm ra nội lực nguy hiểm nhất cho phần tử cấu kiện.
TỔ HỢP NỘI LỰC
Nội lực được tổ hợp với các loại tổ hợp sau: Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II; Tổ hợp đặc biệt.
- Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do TT với một nội lực HT (hoạt tải hoặc tải trọng gió).
Tổ hợp cơ bản II bao gồm nội lực do tác động của tải trọng tĩnh (TT) và ít nhất hai trường hợp nội lực do hoạt tải hoặc tải trọng gió Hệ số tổ hợp cho tải trọng ngắn hạn được xác định là 0,9.
-Tổ hợp đặc biệt: gồm TT +0.85HT + DD
Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và các phần tử cột trong Phụ lục.
CHƯƠNG 4 : SÀN ỨNG LỰC TRƯỚC
Nhiệm vụ : thiết kế sàn ứng lực trước cho tầng điển hình 10-17 theo 2 phương Tài liệu tham khảo :
- THIẾT KẾ SÀN BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC chủ biên PGS.TS Phan Quang Minh
- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC của TH.S Đinh Chính Đạo và PGS.TS Lý Trần Cường.
- THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT HIỆN ĐẠI THEO TIÊU CHUẨN ACI chủ biên
PGS.TS Nguyễn Viết Trung
I.Các quan niệm phân tích kết cấu BT ƯLT:
Quan niệm này xem BT ƯLT như vật liệu đàn hồi và tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất ( ứng suất cho phép ).
Bê tông cốt thép (BTCT) có khả năng chịu nén tốt nhưng lại yếu kém trong chịu kéo, dẫn đến việc xuất hiện vết nứt trong quá trình làm việc, đặc biệt ở các cấu kiện như sàn BTCT Đối với các cấu kiện BTCT ứng suất trước (ƯLT), việc kéo trước thép ƯLT giúp bê tông chịu nén từ trước, từ đó triệt tiêu một phần hoặc hoàn toàn ứng suất kéo do tải trọng gây ra Nhờ đó, bê tông không bị nứt, cho phép xem BT ƯLT như một loại vật liệu đàn hồi và áp dụng các phương pháp tính toán theo lý thuyết đàn hồi.
Bê tông ứng lực trước (BT ƯLT) hoạt động tương tự như bê tông cốt thép (BTCT) thông thường, trong đó bê tông chịu nén và thép chịu kéo, tạo ra một cặp ngẫu lực để kháng lại momen từ tải trọng bên ngoài Việc kéo trước thép cường độ cao giúp đảm bảo rằng trong quá trình làm việc, cả hai loại vật liệu đều có sự biến dạng và ứng suất phù hợp.
Quan niệm về ƯLT xem nó như một thành phần cân bằng với tải trọng tác dụng lên cấu kiện trong quá trình sử dụng, được tính toán bằng phương pháp cân bằng tải trọng Phương pháp này đơn giản và dễ áp dụng cho việc tính toán Cáp ƯLT được thay thế bằng các lực tương đương tác động vào bê tông, tạo ra một tải trọng ngược lên Nếu lựa chọn loại cáp và lực ƯLT phù hợp, tải trọng ngược sẽ cân bằng với tải trọng tác dụng lên sàn, giúp triệt tiêu độ võng của sàn tại mọi điểm.
Trong các quan niệm về đánh giá khả năng chịu lực của cấu kiện, quan niệm thứ nhất và thứ ba cho phép đánh giá sự làm việc trong giai đoạn sử dụng nhưng không tính toán trực tiếp khả năng chịu lực Trong khi đó, việc kiểm tra sàn theo trạng thái giới hạn thứ hai phức tạp hơn Để đơn giản hóa quá trình phân tích và tính toán, sàn BT ƯLT của công trình trong đề tài này được tính toán theo quan niệm thứ ba, áp dụng phương pháp cân bằng tải trọng, một phương pháp đơn giản và phổ biến.
Trình tự tính toán theo quan niệm thứ ba sử dụng phương pháp phân phối tải trọng:
1 Tính toán sơ bộ tiết diện cột và chiều dày sàn, loại vật liệu sử dụng Kiểm tra chọc thủng sàn do lực cắt.
2 Xác định tải trọng cân bằng Thông thường tải trọng cân bằng thường lấy vào khoảng 0,8 – 1 lần trọng lượng bản thân sàn.
3 Xác định hình dạng cáp, tính toán lực ƯLT yêu cầu.
4 Phân tích sàn với các tải trọng: tĩnh tải, hoạt tải, tải ƯLT ( sau khi đã kể đến hao ứng suất ).
5 Tính toán ứng suất, kiểm tra các giai đoạn làm việc của sàn, kiểm tra độ võng và khả năng chịu lực.
Một số yêu cầu đối với Bê tông và thép trong sàn BT ƯLT theo tiêu chuẩn ACI: a Đối với bê tông cường độ cao:
-Ứng suất trong bê tông ngay sau khi truyền lực ứng suất trước ( trước khi xảy ra tổn hao ứng suất ) không được vượt qua các giá trị sau:
+ Ứng suất nén lớn nhất: 0 , 6 f ci '
+ Ứng suất kéo tại 2 đầu mút của cấu kiện có gối tựa đơn giản: 0 , 5 f ci '
+ Ứng suất kéo tại các vị trí khác: 0,25 f ci '
Khi ứng suất kéo vượt quá giới hạn cho phép, cần thiết phải bổ sung thêm thép chịu kéo vào khu vực chịu kéo để đảm bảo tổng lực kéo trong bê tông được tính toán dựa trên giả thiết rằng tiết diện không bị nứt.
-Ứng suất với tải trọng làm việc ( sau khi đã xảy ra hao tổn ứng suất ):
+ Ứng suất nén lớn nhất do tải trọng dài hạn: 0 , 45 f c '
+ Ứng suất nén lớn nhất do tổng tải trọng: 0 , 60 f c '
+ Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện không cho phép nứt: 0,5 f c '
+ Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện cho phép nứt: f c ' a Đối với thép cường độ cao:
-Ứng suất kéo cho phép trong thép theo tiêu chuẩn ACI:
+ Ứng suất lớn nhất do căng thép ( trước khi truyền ứng suất ) không được vượt quá số nhỏ hơn của : 0.80fpu và 0.94fpy.
+ Ứng suất kéo ngay sau khi truyền lực ứng suất không được vượt quá số nhỏ hơn của: 0.74fpu và 0.82fpy.
+ Ứng suất lớn nhất trong thép căng sau tại vùng neo ngay sau khi neo thép: 0.70fpu.
Tải trọng cân bằng tác động lên sàn bê tông (BT) thay đổi tùy thuộc vào hình dạng cáp, dẫn đến sự khác biệt trong sơ đồ tải và độ võng Trong đề tài tốt nghiệp này, phương pháp căng cáp được áp dụng thông qua việc sử dụng cáp trong các ống gen bằng kim loại mỏng hoặc chất dẻo được bơm mỡ để ngăn ngừa ăn mòn Các cáp này được bố trí theo hình parabol bậc hai, phù hợp với hình dạng biểu đồ momen do tải trọng tác động lên sàn.
Sơ đồ tải trọng cân bằng:
Trong đó tải trọng phân bố cân bằng w tác dụng lên sàn 8 2
1.1 Kích thước sàn: mặt bằng kết cấu tầng 10-17
Có 3 nhịp theo chiều rộng, 7 nhịp theo chiều dài Bề rộng nhịp bằng 9m.và 8m
-Bề dày sàn h sàn = 250 (mm) w
- Bề rộng dải tính toán sàn = 9000 (mm)
Chúng tôi sẽ lắp đặt cáp với hai đầu neo chủ động cho các dải dài hơn 30m, trong khi ở các khu vực khác của sàn ứng lực trước, nơi có chiều dài cáp nhỏ hơn 30m, sẽ chỉ bố trí một đầu neo chủ động.
1 đầu neo cố định Cụ thể ở bản vẽ kết cấu sàn ứng lực trước.
-Bêtông sàn ứng lực trước là bêtông cường độ cao B25(350)
* Bêtông: chọn bê tông cấp bền B25(M350) Các thông số cường độ được quy đổi theo tiêu chuẩn ACI 318:
+ Cường độ chịu nén của bêtông mẫu lăng trụ : ' 350*0.1*0.78
+ Cường độ chịu nén ban đầu cho phép của bêtông khi căng ứng lực trước :
+ Ứng suất nén cho phép trong bêtông do lực căng ứng suất trước hiệu quả gây ra: fc = (125 – 500) psi Giá trị tối đa cho phép là f c =0 , 45 f c ' =1830 ( psi )
+ Môđun đàn hồi bêtông : Ec = 4730 f c ' "560MPa
* Thép ứng lực trước: chọn cáp loại không dính kết T15 gồm 7 sợi.
- Thông số hình học: φcap = 15.2 mm , Aps = 139 mm 2 ống bọc φong = 20 mm
+Giới hạn bền của thép ƯLT: fpu = 1860 MPa
+Giới hạn chảy của thép ƯLT: fpy = 1690 MPa
+Môđun đàn hồi của thép ứng lực trước Eps = 2*10 5 MPa
* Thép thường: dùng thép nhóm AII (TCVN) với các thông số:
2 Vữa xi măng mác 50 dày 30mm 54
3 Lớp bản sàn BTCT dày 250 625
5 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15mm 27
6 Trần giả + hệ thống kỹ thuật 50
2.2 Xác định tải trọng cân bằng lý thuyết
Tải trọng cân bằng thường được chọn trong khoảng ( 0 8 ÷ 1 )WG
Chọn tải trọng cân bằng wb = 0.9 x wG = 0.9*625 = 562.5 kG/m 2
3 Thông số về ứng lực trước
Chọn ứng suất căng ban đầu: fpi ≤ 0,8fpu fpi ≤ 0,94fpy
3.1 Tổn hao ứng suất trước
Tổn hao ứng suất trước có thể do nhiều nguyên nhân:
- Hao ứng suất do ma sát.
- Hao ứng suất do biến dạng neo.
- Hao ứng suất do biến dạng đàn hồi tức thời
- Hao ứng suất do co ngót
- Hao ứng suất do từ biến
- Hao ứng suất do hiện tượng chùng ứng suất trong cốt thép ứng lực trước + Hao ứng suất do ma sát: Tỷ lệ hao ứng suất là 2,5%/10m dài.
- Đối với cáp theo phương cạnh ngắn: Δf = 1395*26/10.2,5%.68MPa
- Đối với cáp theo phương cạnh dài: Δf = 1395*62/10.2,5%!6.2MPa Ứng suất sau khi hao ma sát: f1 = fp - Δf = 1395- 90.68 = 1304.3MPa f2 = fpi - Δf = 1395-216.2= 1178.8MPa Úng suất trung bình sau khi hao ma sát :
+ Hao ứng suất do biến dạng neo: Độ dãn dài của cáp: 1 1349.8*26 5 0,175
∆ = = Sau khi thả neo cho phép neo biến dạng 6mm.
∆ = = ∆ Ứng suất trung bình sau khi hao ma sát và biến dạng neo:
- Theo phương cạnh ngắn: f2 = fp - Δf = 1349.6 – 46.203.5MPa
- Theo phương cạnh dài: f2 = fp - Δf = 1286.9-19.4267.5MPa
+ Hao ứng suất do các nguyên nhân khác: Lấy = 18%f2
→Ứng suất hiệu quả theo phương cạnh ngắn : ffe=f2-18%f2= 1068.9MPa
→Ứng suất hiệu quả theo phương cạnh dài: ffe=f2-18%f239.4MPa
4 Tính toán số lượng cáp cần bố trí
4.1 Chọn dạng đường cáp ứng lực trước
Dự kiến căng cáp theo cả hai phương ngang và dọc trong nhà, với chiều dài cáp chạy hết kích thước mặt bằng Cáp theo phương cạnh dài sẽ được đặt ở trên, trong khi cáp theo phương cạnh ngắn sẽ được đặt ở dưới.
Sử dụng đường căng cáp kinh nghiệm theo dạng parabol (biết tọa độ 3 điểm).
+ Độ lệch tâm của cáp tại nhịp: 1
+ Độ lệch tâm của cáp tại tiết diện đầu cột: 2
2 2 e = − − − = mm Độ lệch tâm tương đương của cáp: 1
+ Độ lệch tâm của cáp tại nhịp : 1
+ Độ lệch tâm của cáp tại tiết diện đầu cột: 2
2 2 e = − − = mm Độ lệch tâm tương đương của cáp: 1
4.2 Tính toán số lượng cáp cần bố trí
Lực ứng suất trước yêu cầu:
Lực căng yêu cầu: P P l= yc 4615*9 311538.5(= kG)
Lực UST của 1 cáp: P 1 cap = f A se p 39.4*140 /10 14551.3(= kG)
Số lượng cáp cần thiết:
Sự phân phối mômen uốn trên bề rộng bản không đồng đều, chủ yếu tập trung ở các dải trên cột, do đó, việc bố trí cáp ứng lực trước nên tập trung ở khu vực này Khoảng 65-75% mômen theo mỗi phương được truyền bởi các dải cột, và thường chọn 70% mômen cho dải trên cột, dẫn đến việc 70% số cáp ứng lực trước được đặt tại đây Bề rộng dải trên cột được xác định sao cho một nửa bề rộng ở mỗi phía của cột bằng với nhịp ngắn của ụ bản Theo tiêu chuẩn ACI 318-99, khoảng cách giữa các cáp ứng lực trước trong dải trên cột nên là 3-4 lần chiều dày bản, trong khi khoảng cách tối đa giữa các cáp ở dải giữa nhịp không vượt quá 6 lần chiều dày bản.
- Phân bố số lượng cáp cho dải cột và dải giữa nhịp:
+ Dải trên cột 65%-75% tổng số cáp với khoảng cách giữa các cáp không vượt quá 4hb = 100cm.
Chọn 16 cáp, chiếm 67% tổng số cáp Khoảng cách giữa các cáp là 300mm.
+ Dải trên cột 25%-35% tổng số cáp với khoảng cách giữa các cáp không vượt quá 6hb = 150 cm.
Chọn 8 cáp, chiếm 30% tổng số cáp Khoảng cách giữa các cáp là 550mm.
5 Xác định đặc trưng của khung tương đương.
Như ta đã biết, đối với sàn không dầm, người ta thường sử dụng 2 phương pháp tính toán:
Phương pháp phân phối trực tiếp và phương pháp khung tương đương đều có ứng dụng trong thiết kế kết cấu, nhưng phương pháp phân phối trực tiếp gặp nhiều hạn chế Cụ thể, quy định số nhịp không nhỏ hơn 3 và kích thước nhịp không được chênh lệch đáng kể, trong khi tải trọng tạm thời không được vượt quá 3 lần tải trọng thường xuyên Đặc biệt, phương pháp này không xem xét sự tương quan độ cứng tại vị trí liên kết cột sàn cũng như cơ chế truyền lực của các bộ phận, do đó, tôi chọn phương pháp khung tương đương vì nó có nhiều ưu việt hơn.
Lực cắt và mômen uốn trong sàn được gây ra bởi tải trọng thẳng đứng tác động lên từng sàn, do đó có thể phân tích độc lập từng sàn Phương pháp khung tương đương được áp dụng để xác định nội lực cho sàn, bao gồm cả số nhịp bất kỳ và nhịp có thể đều hoặc không đều Theo phương pháp này, sàn được tưởng tượng cắt dọc theo đường tim tại thành khung theo cả hai phương.
Khung tương đương với phần tử cột bao gồm hai cột của các tầng trên và dưới liên tiếp, kết hợp với phần tử dầm có chiều rộng tính từ tâm của hai nhịp kế tiếp nhau và chiều cao bằng chiều dày của sàn.
Cột được giả thiết là ngàm 2 đầu.
- Chọn dải thiết kế là dải qua trục 7:
Công thức tính độ cứng tơng đơng của cột
Trong đó ∑K c -tổng độ cứng uốn của các cột nằm trên và phía dới bản đang xét
K t - độ cứng chống xoắn của phần bản đã nêu trên
• Độ cứng tương đương của cột biên: (450x2000)
- Độ cứng chống uốn của cột : c cc c
+ Ic : mô men quán tính của cột
+ H = 3150 mm; k : là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a 1 b t t = và c 1.086 u l l Tra bảng A-23 sách “ Tính toán kết cấu BTCT theo tiêu chuẩn ACI” của PGS.TS Nguyễn Viết Trung: k = 4.8
- Độ cứng chống xoắn của phần dầm – sàn liên kết với cột :
, trong đó l2- chiều dài của bước cột = 9000(mm)
C2 kích thước tiết diện cột song song với l2nên - C2
C= ∑ 1 − 0 63 y x x 3 3 y Để tính C ta chia cấu kiện chịu xoắn thành các hình chữ nhật để cực đại hóa C như hình vẽ :
- Độ cứng tương đương của cột biên là : t C ec K K
• Độ cứng tương đưong của cột giữa (800x800)
+ H = 3150 mm; k : là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a 1 b t t = và c 1.086 u l l Tra bảng A-23 sách “ Tính toán kết cấu BTCT theo tiêu chuẩn ACI” của PGS.TS Nguyễn Viết Trung: k = 4.8
- Độ cứng chống xoắn của phần dầm – sàn liên kết với cột :
, trong đó l2- chiều dài của bước cột = 9000(mm)
C2 kích thước tiết diện cột song song với l2nên C20(mm)
- Độ cứng tương đương của cột biên là : t C ec K K
5.2 Xác định tiết diện cấu kiện khung tương đương
Quy đổi về cột tương đương với độ cứng tương đương đã xác định ở trên về cột vuông có cạnh là c. Áp dụng công thức tính cột tương đương
Tiết diện cột biên: 510mm x 510mm
E = 438 (mm) Tiết diện cột giữa: 438mm x 438mm
Tiết diện các dầm lấy bằng tiết diện dải sàn đang xét: 9000mm x 250mm.
6 Kiểm tra ứng suất trong bêtông
6.1 Kiểm tra ứng suất tải thời điểm bulông neo
Lúc buông neo sàn chịu tác dụng của các lực: lực UST, trọng lượng bản thân sàn. Lực ứng suất trước: P=n.Acap.f2 n" : Số cáp, Acap0mm 2 : Diện tích 1 cáp,
Tải trọng cân bằng do lực UST gây ra: tại nhịpW= 8.P.s 2 l , tại gối : 2 2
Tổng tải trọng phân bố: q=(TLBT-W)
Kết quả lập thành bảng:
TLBT Tải trọng cân bằng do lực ULT sau khi buông neo gây ra g (kG/m2) f2 (Mpa) n P (kG) s (m) bd (m) l (m) w
Gối B,C 625 1303.5087 22 401480.7 0.075 9 1.7 -9261.4 88977.4 Ứng suất cho phép :
+ Ứng suất nén: 0,6f’ci Lúc buông neo cường độ bê tông =0,8.22,75,2(MPa)
+ Ứng suất kéo: tại đầu cột: 0,5 f ci ' =0,5 18, 2 2,13(= MPa)
Tại nhịp:0, 25 f ci ' =0, 25 18, 2 1,01(= MPa) Ứng suất trong bê tông: 1
M1: Mô men được tính tại vị trí mép cột = M+V.c/3
Kết quả lập thành bảng:
Vị trí V(kG) M(kG.m) M 1 (kG.m) f (Mpa) Nhận xét
6.2 Kiểm tra sàn trong giai đoạn sử dụng
Trong giai đoạn sử dụng sàn chịu tác dụng của các lực: Lực ứng suất trước, tĩnh tải, hoạt tải.
Lực ứng suất trước: P=n.Acap.fse
Tổng tải trọng phân bố: q=(TT+HT-W)
Kết quả lập thành bảng:
TT+HT Tải trọng cân bằng do lực ULT trong giai đoạn sd g (kG/m2) fse (Mpa) n P (kG) s (m) bd
+ Ứng suất kéo: tại đầu cột: 0,5 f c ' =0,5 22,75 2,38(= MPa)
Tại nhịp: f c ' = 22,75 4,77(= MPa) Ứng suất trong bê tông: 1
M1: Mô men được tính tại vị trí mép cột = M+V.c/3
Vị trí V(kG) M(kG.m) M 1 (kG.m) f (Mpa) Nhận xét
6.3.Kiểm tra khả năng chịu lực
Tải trọng tác dụng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải tính toán, theo tiêu chuẩn ACI 318-2002 Hệ số vượt tải cho tĩnh tải là 1.2 và cho hoạt tải là 1.6 Việc kiểm tra khả năng chịu uốn là cần thiết để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình.
Do tỷ lệ (nhịp/chiều cao tiết diện)>35, ứng suất phá hoại trong cáp:
Nhưng không được lớn hơn fpy70MPa và
* Điều kiện chịu uốn: Mf ≤ Mu
Mf: Mô men tại mép cột=M+V.c/3, hoặc mô men tại giữa nhịp
Mu: Mô men giới hạn 0.9
Kết quả được lập thành bảng : ρ p f pe
Cột biên 44683.0 35488.0 34036.6 Đạt Cột giữa 75334.0 100362.0 45225.4 Đạt 86434.6
6 Nhịp 31712.0 31712.0 Đạt b.Kiểm tra khả năng chịu cắt
M là tổng mô men truyền vào cột, trong khi Ac là diện tích tiết diện giới hạn bao quanh cột Jc đại diện cho mô men quán tính của tiết diện này Tiết diện chịu cắt được xác định là phần mở rộng ra một khoảng d/2 tính từ mép cột, và trục trọng tâm của cột nằm ở trục trọng tâm của tiết diện giới hạn cột giữa cột biên.
+ α : Hệ số truyền mô men do ứng suất cắt α 1 2
+ vu : Ứng suất cắt tới hạn =β p f c ' +0,3f pc
= 30 đối với cột biên bo : Chu vi của tiết diện giới hạn
+ fpc : Ứng suất nén do lực UST hiệu quả gây ra ở tâm tiết diện
Kết quả được lập thành bảng : c 1
∆ e : Độ võng tức thời do tổng tải trọng gây ra.
∆ dh : Độ võng tức thời do tải trọng dài hạn gây ra là phần độ võng do phần tĩnh tải không được cân bằng bởi lực UST gây ra
F : Hệ số độ võng dài hạn = 2
Trong vùng mô men âm đầu cột, diện tích thép thường theo mỗi phương là:
→Sử dụng φ14 bố trí trong khoảng: c+2.1,5.h0+2.1,5.25050mm Đặt 12φ14 a150 (F a 46,3mm 2 )
THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG XÂY DỰNG (TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG PHẦN THÂN)
1 Thiết kế TMB xây dựng chung (TMB vị trí):
Dựa vào số liệu và yêu cầu thiết kế, trước tiên cần xác định vị trí công trình trên khu đất được cấp Các công trình cần được bố trí trong giai đoạn thi công phần thân.
Để xác định vị trí công trình trong tổng mặt bằng xây dựng, cần dựa vào mạng lưới trắc địa của thành phố, các bản vẽ tổng mặt bằng quy hoạch và thiết kế của công trình.
- Bố trí các máy móc thiết bị:
Máy móc thiết bị trong giai đoạn thi công thân gồm có:
+ Máy vận chuyển lên cao (vận thăng).
Trong giai đoạn thi công, các máy móc hoạt động trong khu vực công trình cần được chú ý Do đó, không nên đặt công trình cố định nào trong phạm vi này để không cản trở sự di chuyển và hoạt động của máy.
+ Thùng chứa bê tông và các xe cung cấp bê tông thương phẩm đặt ở gần phía mặt đường.
+ Trạm trộn và máy trộn vữa bố trí gần máy vận thăng
Hệ thống giao thông của công trình được bố trí hợp lý ngay sát mặt đường lớn, với thiết kế đường một chiều (một làn xe) và hai cổng ra vào từ phía đường mới trong đô thị Việc này tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, bốc xếp hàng hóa và đảm bảo an toàn cho các phương tiện ra vào công trường Hệ thống giao thông cũng được sắp xếp ở vị trí trung gian giữa công trình và các công trình tạm khác, nhằm tối ưu hóa lưu thông.
- Bố trí kho bãi vật liệu và cấu kiện:
Trong giai đoạn thi công phần thân, cần bố trí các kho bãi thiết yếu như kho thép, kho ván khuôn, kho xi măng và bãi cát để phục vụ cho công tác xây trát.
Bố trí gần bể nước để thuận tiện cho việc trộn vữa xây, trát.
Nhà tạm bao gồm nhiều hạng mục thiết yếu như phòng bảo vệ gần cổng chính, nhà làm việc cho cán bộ chỉ huy công trường, và khu nhà nghỉ trưa cho công nhân Ngoài ra, các công trình phục vụ như trạm y tế, nhà ăn, phòng tắm, và nhà vệ sinh được thiết kế đầy đủ và tiện nghi Các khu vực ở và làm việc được đặt cách ly với kho bãi, hướng ra phía công trình để thuận tiện cho việc theo dõi và chỉ đạo thi công Bên cạnh đó, vị trí bố trí gần đường giao thông công trường giúp thuận lợi cho việc di chuyển, trong khi nhà vệ sinh được đặt ở cuối hướng gió để đảm bảo vệ sinh và thoải mái cho người sử dụng.
- Thiết kế mạng lưới kỹ thuật:
Mạng lưới kỹ thuật bao gồm hệ thống đường dây điện và mạng lưới đường ống cấp thoát nước.
Hệ thống điện được cung cấp từ mạng lưới điện thành phố, sau đó được đưa về trạm điện công trường Tại đây, điện được phân phối đến các khu vực như nhà ở, kho bãi và khu vực sản xuất trong công trường.
Mạng lưới cấp nước được kết nối trực tiếp với hệ thống cấp nước thành phố, cung cấp nước cho trạm bơm tại công trường và phân phối đến các khu vực cần thiết Hệ thống thoát nước bao gồm các loại như thoát nước mưa, thoát nước thải sinh hoạt và nước bẩn từ quá trình sản xuất.
Tất cả các nội dung thiết kế trong TMB xây dựng chung trình bày trên được bố trí cụ thể trên bản vẽ kèm theo.
3 Tính toán chi tiết TMB xây dựng
3.1 Tính toán đường giao thông a Sơ đồ vạch tuyến
Hệ thống giao thông được thiết kế với đường một chiều bao quanh công trình, như minh họa trong TMB Khoảng cách an toàn từ mép đường đến mép công trình, tính từ chân lớp giáo, là 1.5 mét Kích thước mặt đường cũng cần được chú ý để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc di chuyển.
Trong điều kiện bình thường, với đường một làn xe chạy thì các thông số bề rộng của đường lấy như sau:
Trong những khu vực có hạn chế về diện tích mặt bằng, chiều rộng mặt đường có thể giảm xuống còn 4 mét mà không cần lề đường Để đảm bảo an toàn cho các phương tiện vận chuyển, tốc độ lưu thông phải được giới hạn dưới 5 km/h và cần tránh có người đi lại trong khu vực này.
- Bàn kính cong ở những chỗ góc lấy là: R = 15m.
3.2 Tính toán diện tích kho bãi:
Kho bãi trong công trường được phân chia thành nhiều khu vực quan trọng, bao gồm kho chứa thép và xưởng gia công cốt thép, kho chứa ván khuôn, kho chứa xi măng, bãi gạch và bãi cát.
Diện tích kho bãi được thiết kế dựa trên nhu cầu sử dụng vật liệu hàng ngày lớn nhất tại công trường, đồng thời đảm bảo thời gian dự trữ quy định.
- Diện tích kho bãi được tính theo công thức : S = α F
Trong đó : S – Diện tích kho bãi kể cả đường đi
F- Diện tích kho bãi chưa kể đường đi α- Hệ số sử dụng mặt bằng α = 1,5 ÷ 1,7 đối với các kho tổng hợp α = 1,4 ÷ 1,6 với các kho kín α = 1,1÷ 1,2 với các bãi lộ thiện
Với Q : Lượng vật liệu hay cấu kiện chứa trong kho bãi Q = q.t q : lượng vật liệu sử dụng trong 1 ngày t : thời gian dự trữ vật liệu
P : Lượng vật liệu cho phép trong 1m 2 diện tích có ích của kho bãi. a Xác định lượng vật liệu dự trữ
Lượng vật liệu dự trữ được xác định theo công thức Q q t=
- Q : là lượng vật liệu dự trữ
- q : là lượng vật liệu tiêu thụ lớn nhất hàng ngày
Công tác xây : khối lượng xây trong 1 phân tầng là: 201,09m 3
=> khối lượng 1 ngày 1,09/6/2 = 16,67 m 3 trong đó: 6 là số phân khu, 2 là số ngày thi công 1 phân khu
Tra định mức vật liệu và tính toán ta được khối lượng các loại vật liệu cần thiết.
Công tác trát: diện tích = 891/2 ngày = 445,67m 2 , khối lượng = 445,67.0,015 6,685m 3
Công tác lát nền, diện tích = 2078,6/6/2 ngày = 173,22m 2 , khối lượng = 173,22.0,015
Tổng khối lượng vữa: = 6,685+ 2,6 = 9,285m 3 tra định mức 1m 3 vữa trát mác 50 #, cát mịn, có thành phần vật liệu: cát 1.09m 3 , xi măng 361.03kg
* Thời gian dự trữ vật liệu tại công trường:
+ Khối lượng các loại vật liệu dự trữ trên công trường
Ta có bảng kết quả tính diện tích kho bãi:
Vật liệu Đơn vị q Thời gian dự trữ (ngày)
3.3 Tính toán diện tích nhà tạm: a Xác định dân số công trường:
Diện tích xây dựng nhà tạm phụ thuộc vào số lượng công nhân tại công trường, đặc biệt trong giai đoạn thi công phần thân Hiện nay, nhiều công trình sử dụng một phần công trình đã hoàn thành để bố trí nhà ở cho công nhân Do đó, diện tích xây dựng nhà tạm chỉ cần tính cho giai đoạn đầu của quá trình xây dựng Bài viết này sẽ tiến hành tính toán diện tích nhà tạm cho quân số tham gia xây dựng ba tầng đầu tiên của công trường.
Tổng số người làm việc ở công trường xác định theo công thức sau:
A=Ntb: là quân số trung bình làm việc trực tiếp ở công trường
B: số công nhân làm việc ở các xưởng sản xuất và phụ trợ: B= k%.A.
Với công nhân dân dụng trong thành phố lấy: k %%
C: số cán bộ kỹ thuật ở công trường:
D: số nhân viên hành chính
D=5%(A+B+C) = 5%(104+26+8) = 7 (người) E: số nhân viên phục vụ:
Số người làm việc ở công trường:
Hệ số 1,06 là kể đến 2% công nhân đau ốm và 4% công nhân nghỉ phép b.Tính toán diện tích yêu cầu của các loại nhà tạm:
Dựa vào số lượng công nhân tại công trường và tiêu chuẩn diện tích cho từng loại nhà tạm, chúng ta có thể xác định diện tích cần thiết cho các loại nhà tạm bằng công thức cụ thể.
Trong đó: Ni: Số người sử dụng loại công trình tạm i.
[S]i: Diện tích tiêu chuẩn loại công trình tạm i
- Nhà ở tập thể: được tính với 30% số công nhân trực tiếp làm việc và ở lại trên công trường Số còn lại có thể thuê ở ngoài, tiêu chuẩn 4m 2 /người
- Nhà làm việc ban chỉ huy công trường: tiêu chuẩn 4m 2 /người
- Nhà ăn: Tính cho 50% số người ăn tại công trường, tiêu chuẩn 1 m 2 /người
- Phòng y tế, tiêu chuẩn 0,04m 2 /người
- Nhà tắm và khu vệ sinh: tính cho 25 người 1 phòng 2,5 m 2
Dựa trên diện tích yêu cầu, cần bố trí nhà tạm trên công trường sao cho đảm bảo đủ không gian, phù hợp với hướng gió chính trong năm, và thuận tiện cho công việc cũng như giao thông đi lại trong khu vực thi công.
3.4 Tính toán cấp nước: a Tính toán lưu lượng nước yêu cầu:
Nước dùng cho các nhu cầu trên công trường bao gồm:
- Nước dùng cho sản xuất : Q1
- Nước dùng cho sinh hoạt ở công trường: Q2
+ Nước phục vụ cho sản xuất:
Lưu lượng nước phục vụ cho sản xuất tính theo công thức sau:
Kg: Hệ số sử dụng nước không điều hỏa trong giờ K=2.
