Tòa nhà hỗn hợp văn phòng-chung cư 11 tầng gồm 1 tầng hầm, 9 tầng

Vì sàn sân thượng và sàn mái chịu tải trọng rất nhỏ so với các sàn tầng nên chiều dày phải bé hơn Chiều dày sàn sân thượng chọn là h st =9cm chưa kể đến các lớp cấu tạoHình 1: Mặt bằng

Vì thế chắc chắn đồ án này còn nhiều sai sót Rất mong nhận được sự quan tâm và những đóng góp ý kiến từ thầy cô và bạn bè để em kịp thời khắc phục, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình làm việc, công tác sau này.

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Trường Kiến

Trúc Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy TRƯƠNG VĂN CHÍNH đã tận tình hướng dẫn -

truyền đạt những kiến thức chuyên môn - những kinh nghiệm thực tế cho em trong suốt quá trình học tập môn học Bê tông cốt thép 2 tại trường cũng như thời gian làm đồ án Trong thời gian làm đồ án môn học em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của các thầy cô , với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn

Tp HCM ngày 05 tháng 01 năm 2011

Người thực hiện

HUỲNH HỒNG ÂN

MỤC LỤC

I - GIỚI THIỆU CHUNG 4

I.1 - Sơ lược về công trình 5

I.2 - Số liệu đồ án 5

II – CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN, CHỌN VẬT LIỆU 4

II.1 Vật liệu sử dụng 4

II.1 - Bê tông 4

II.2 - Cốt thép 4

II.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 4

1 - Chọn kích thước chiều dày sàn 4

2 - Chọn kích thước tiết diện dầm 10

3 - Chọn kích thước tiết diện cột 11

II - LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG 14

II.1- Sơ đồ kết cấu khung 14

II.1.1 - Sơ đồ kết cấu khung không gian 14

II.1.2 - Sơ đồ kết cấu khung phẳng (khung trục 3) 15

III - XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 18

III.1- TỈNH TẢI 18

III.1.1 - Tỉnh tải sàn 18

II.1.2 - Tỉnh tải sàn mái 20

III.2 - Tải trọng tường xây 21

III.3 - HOẠT TẢI 25

III.3.1 - Hoạt tải sàn tầng 1-8 25

III.3.2 - Hoạt tải sàn sân thượng 26

III.3.3 - Hoạt tải sàn tầng mái 26

III.4 - Tải trọng gió 30

IV - ĐƯA VÀO MÔ HÌNH TÍNH 31

IV.1 - Tính khung phẳng (trục 3) 31

IV.1.1 - Chất vào tải trọng vào khung phẳng 32

IV.1.2 - Tổ hợp tải trọng 43

IV.1.3 - Xuất nội lực 44

1 Biểu đồ nội lực 44

2 Bảng xuất nội lực 47

a Nội lực phần tử dầm 47

b Nội lực phần tử cột 50

IV.1.4 - Tính và chọn thép 56

1 - Thép dầm 56

2 - Thép cột 60

IV.2 - Tính khung không gian 67

IV.2.1 - Các số liệu nhập vào mô hình tính 67

1– Tỉnh tải 68

2 Hoạt tải 71

3 - Tải trọng gió 77

IV.2.2 - Tổ hợp tải trọng 80

IV.2.3 - Xuất nội lực 81

1 Biểu đồ nội lực bao 81

2 – Kết quả xuất nội lực các phần tử 85

a - Nội lực phần tử dầm 85

b - Nội lực phần tử cột 90

3 - Tính và chọn thép 94

a - Thép dầm 110

b - Thép cột 122

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

I – GIỚI THIỆU CHUNG:

I.1 Sơ lược về công trình:

Tòa nhà hỗn hợp văn phòng-chung cư 11 tầng gồm 1 tầng hầm, 9 tầng được sử dụng làm văn phòng cho thuê, kết hợp chung cư, 1 tầng kỹ thuật, có các mặt bằng, mặt cắt, cho trong trong bản vẽ

I.2 Số liệu đồ án:

Mã số Nhịp

L1

Nhịp

L2

Chiều cao Chiều cao Chiều cao

H3

Hoạt tải Vùng gió

II – CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN, CHỌN VẬT LIỆU :

II.1 Vật liệu sử dụng:

1 Bê tông :

- Bê tông có Mác 200 có: Rb = 85 kG/cm2 , Rbt = 7.5 kG/cm2, γb = 0.9

2 Cốt thép :

- Thép nhóm AI cho loại đường kính Φ ≤10 có : Rs = Rsc = 2250 kG/cm2

- Thép nhóm AII cho loại đường kính Φ ≥12 có : Rs = Rsc = 2800 kG/cm2

II.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

1 Chọn kích thước chiều dày sàn :

Sử dụng công thức : 1

D L m

s

h = ≥ hmin

 Trong đó: hmin =4cm đối với sàn mái, = 5cm đối với sàn nhà

+D = 0,8-1,4 phụ thuộc vào tải trọng

+ m =30-35 đối với bản dầm, = 40-45 đối với bản kê 4 cạnh

Vì sàn sân thượng và sàn mái chịu tải trọng rất nhỏ so với các sàn tầng nên chiều dày phải bé hơn Chiều dày sàn sân thượng chọn là h st =9cm (chưa kể đến các lớp cấu tạo)

Hình 1: Mặt bằng dầm sàn tầng hầm ( đối xứng)

Hình 2: Mặt bằng dầm sàn tầng 1 (không đối xứng)

Hình 3: Mặt bằng dầm sàn tầng lửng (không đối xứng)

Hình 4: Mặt bằng dầm sàn tầng 2-8-sân thượng (đối xứng)

Hình 5: Mặt bằng dầm sàn tầng mái

2 Chọn kích thước tiết diện dầm:

Chọn theo công thức: d

kL h m

=

 Trong đó:

+ L là nhịp dầm+ m là hệ số, l= 8-15 + k là hệ số tải trọng, k = 1,0-1,3

Tiết diện các dầm cụ thể như sau:

DMA1 200x350 DMA32 200x300 DMA5 200x300 DMA54 250x400DMA11 200x300 DMA33 200x300 DMA51 200x350 DMA55 250x400DMA2 200x350 DMA41 200x300 DMA52 200x400

DMA3 200x350 DMA42 200x300 DMA53 200x400

DMA31 200x300

DMA61 200x350 DMA71 200x300 DMAD1 200x300 DMAE1 200x350DMA62 200x350 DMA72 250x400 DMAD2 200x350 DMAE2 200x350DMA63 200x350 DMA73 250x400 DMAD3 200x350 DMAE3 200x350

 Chọn theo công thức sau: F =

b

kN R

Trong đó:

+ K = 1,1÷l,25:là hệ số khi kể đến momen, ta lấy chung =1,2 cho toàn bộ các

cột

+ N = qStb n

+ q (kN/m2)= q+p: giá trị tải trọng đứng sơ bộ trên 1m2 sàn, lấy trị số, q = 1,2

đối với công trình chung cư

+ S (m2) là diện tích sàn truyền tải lên cột khung, ở đây do mặt bằng các tầng

khác nhau nên tat hay S=Stb

+ n là số tầng nhà, n = 10

+ Rb là cường độ chịu nén của bê tông, Rb = 11,5MPa

Ta chọn sơ bộ tiết diện cụ thể như sau cột như sau:

Cột Stb

(m2)

N(kN) Ftt

bxh (mxm):Tiết diện chọn ứng với tầng

C1 12,380 148,560 0,0155 400x550 350x500 300x350 250x300C2 30,000 360,000 0,038 550x750 500x600 350x500 250x300C3 30,900 370,802 0,039 550x750 200x350 350x500 250x300C4 22,679 272,159 0,0289 450x600 400x500 350x450 300x300C5 24,000 288,000 0,031 550x750 500x600 350x500 250x300C6 46,310 555,72 0,058 550x750 500x600 350x500 250x300C7 42,929 515,146 0,054 550x750 500x600 350x500 250x300C8 25,121 301,454 0,032 400x550 350x500 300x350 250x300C9 15,8025 189,638 0,020 450x600 400x500 350x450 300x3000C10 15,570 186,840 0,190 400x550 200x400 300x350 250x300

C11 20,460 245,521 0,026 450x600 400x500 350x450 300x3000C12 10,835 130,020 0,137 400x550 350x500 300x350 250x300

Tiết diện cột và dầm có bề rộng b bằng nhau , thuận tiện cho thi công và giảmgóc chết trong không gian kiến trúc

II – LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG:

II.1- Sơ đồ kết cấu khung:

II.1.1- Sơ đồ kết cấu khung không gian :

Hình 7: Mô hình khung không gian

II.1.2- Sơ đồ kết cấu khung phẳng (tính cho khung trục 3):

_ Giả thiết khung ngàm ở sàn tầng hầm ta có sơ đồ hình học của khung phẳngtrục 3 như sau:

Hình 8 : Sơ đồ hình học khung phẳng

Hình 9 :Mô hình đơn giản khung trục 3

Hình 10 :Tính khung phẳng trục 3

_ Bản chất hệ kết cấu công trình là hệ chịu lực không gian, bao gồm hệ cột , hệ thống dầm theo các phương ( thường chỉ bố trí 2 phương ngang và dọc ) để có thể chịu được tải trọng và tác động bất kỳ

_ Trong trường hợp công trình này, các khung ngang có sự một số sự khác nhau chủyếu do yêu cầu về kiến trúc nhưng không đáng kể, có thể xem gần đúng là chúng bố trítrên mặt bằng các bước khung đều đặn và tỷ số L/B = 46,4/28,4 = 1,64 > 1.5 ( côngtrình có mặt bằng chạy dài ) và do đó vẫn có thể tách khung ngang thành các khungphẳng để tính độc lập Theo yêu cầu của đề ta sẽ tính toán với cả 2 phương án là tínhtheo khung không gian và tính theo khung phẳng ( khung ngang) để so sánh đối chiếu

từ đó rút ra được sự khác nhau về sự làm việc của kết cấu khi tính theo 2 mô hìnhtương ứng.Từ đó có sự lựa chọn hợp lý cho giải pháp kết cấu của công trình và vẫnđảm bảo tính kinh tế

_ Chấp nhận những giả thiết để đơn giản hóa sau :

+ Tải trọng đứng gây chuyển vị ngang bé nên sự cùng làm việc của các khungkhông đáng kể , có thể bỏ qua để tính hệ gồm các khung độc lập

+ Tải trọng gió theo phương ngang nhà vì công trình có chiều cao H = 36,5m<40m nên chỉ gây ra gây áp lực tĩnh , phân bố đều theo chiều dọc nhà và giống nhau

về quy luật phân bố theo phương đứng => có thể coi chuyển vị của các khung làgiống nhau, có thể tính các khung độc lập , chịu tải trọng gió tác dụng trên diệnphân bố tải cho khung ( nguyên tắc coi sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang )+ Số lượng khung theo chiều dọc nhà khá lớn , khung dọc nhà khá cứng nênmômen do tải trọng đứng , tải trọng ngang theo phương dọc bé , có thể bỏ qua+ Không tính đến những tải trọng và tác dụng bất thường như : động đất , biếndạng không đều của nền , các tác động cục bộ …

III – XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG:

III.1– TỈNH TẢI:

Tĩnh tải tác dụng lên khung bao gồm:

1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn, chông thấm, dầm cột

2 Trọng lượng các đường ống, thiết bị kỹ thuật

3 Tải trọng tường xây, vách xây, vách thang

STT Lớp vật liệu

Hệ sốtin cậy

Chiều dày Trọng lượng riêng Tải tiêu chuẩn Tải tính toán( mm ) ( daN/m³ ) ( daN/m² ) daN/m² )

+ Trọng lượng của bê tông cốt thép: 25,T/m3=2500daN/m3

+ Trọng lượng của các lớp hoàn thiện của sàn là : 169 daN/m

+ Đối với sàn sân thượng giá trị tỉnh tải sàn tương ứng bằng = st 1.21.5 0,8

s

h

trị hoạt tải sàn tầng điển hình

 Tỉnh tải sàn các tầng tác dụng lên khung phương án khung phẳng như sau:

Tầng 1-lửng:

Tầng 2-8:

II.1.2- Tỉnh tải sàn mái:

STT Lớp vật liệu Chiều dày Trọng lượng riêng Tải trọng tiêu chuẩn

Hình 15: Truyền tải sàn tầng sàn mái( khung phẳng)

 Tỉnh tải sàn tầng mái tác dụng lên khung phương án khung không gian khi nhậpvào phần mềm tính toán là:

+ Trọng lượng của bê tông cốt thép: 25,T/m3=2500daN/m3

+ Trọng lượng của các lớp hoàn thiện của sàn là : 357 daN/m

III.2 –Tải trọng tường xây :

_ Tường dày 100mm: Tải trọng tiêu chuẩn là 180 da/m2

Hình 16 :Tường xây trên sàn tầng điển hình

 Ta có thể quan niệm rằng : Tải trọng tường xây ta tính cho ô cột có tường xâylớn nhất, sau đó quy về tải phân bố đều trên toàn bộ diện tích sàn, kết quả nhưsau:

Diện tíchtường xây

m2

Tải trọng tường xâyquy về phân bố trêndiện tích (daN/m2)

 Phương án khung không gian:

Đối với phương án khung không gian khi khai báo tải ta khai báo tải trọng tường xây quy về phân bố đều trên toàn bộ diện tích sàn là 119,168 daN/m2

 Chọn thang máy :

- Chọn thang máy Hiệu Mitsubishi chủng loại máy kéo Mitsubishi 11kw

- Có các thông số như sau :

 KẾT QUẢ TỈNH TẢI NHƯ SAU (chỉ tinh cho phương án khung phẳng và

chưa kể đến cầu thang):

Tỉnh tải = Tỉnh tải sàn + Tải trọng tường xây = 443,9+119,168 =563,068daN/m2

_ Kết quả cụ thể trong bảng sau:

LỰC PHÂN BỐ VÀO DẦM ( giá trị lớn nhất đối với hinh tam giác, hình thang)

1 1,387 1,387 1,376 1,364 1,027 1,364 1,376 1,387 1,387

2 1,387 1,387 1,376 1,364 1,027 1,364 1,376 1,387 1,387

3 0,233 1,387 1,387 1,376 1,364 0,521 1,364 1,376 1,387 1,387 0,233

( giá trị lớn nhất đối với hinh tam giác, hình thang)

1,451

1,2241,591

LỰC TẬP TRUNG TẠI NÚT

III.3- HOẠT TẢI:

III.3.1- Hoạt tải sàn tầng 1-8:

 Hoạt tải các không gian chức năng của công trình tính như sau:

Loại phòng

Diện tíchtổng cộng(m2)

Giá trị tiêu chuẩn(daN/m2)

Hệ sốtin cậy

Giá trị tính toán(daN/m2)

Toàn phần Phần dài hạn Toàn phần Phần dài

hạn

Phầnngắn hạn

Hình 17: Hoạt tải các không gian chức năng

III.3.2 - Hoạt tải sàn sân thượng:

 Theo TCVN 356-1995 bảng 3 trang 6 hoạt tải sàn sân thượng xem như đối với

mái bằng bê tông cốt thép không sử dụng có giá trị : + Hoạt tải tiêu chuẩn dài hạn: pc=75 daN/m2

+ Hoạt tải tính toán dài hạn: ptt= pc.n = 75.1,3=97,5 daN/m2

III.3.3 - Hoạt tải sàn tầng mái :

 Theo TCVN 356-1995 bảng 3 trang 6 hoạt tải sàn mái đối với mái bằng bê tôngcốt thép không sử dụng có giá trị :

+ Hoạt tải tiêu chuẩn dài hạn: pc=75 daN/m2

+ Hoạt tải tính toán dài hạn : ptt= pc.n = 75.1,3=97,5 daN/m2

_ Ta có bảng tổng hợp tỉnh tải và hoạt tải truyền vào khung phẳng tương ứng với từng cấu kiện như sau:

Bảng 1: Hoạt tải dài hạn

LỰC PHÂN BỐ VÀO DẦM ( giá trị lớn nhất đối với hinh tam giác, hình thang)

Vị trí E1 G1

0,541

0,4160,541

III.4 - Tải trọng gió

 Chiều cao công trình 36,5m < 40m bỏ qua thành phần gió động của tải trọng gió

 ( Theo TCVN 2737) công trình thuộc khu vực gió IIA là vùng ảnh hưởng của

bão được đánh giá là yếu ( vùng A ) nên áp lực gió được giảm đi 15 daN/m2 áplực gió) => Wc = 95 – 12 = 83 daN/m2

 Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió :

W = Wc.n k.c.B + n =1,2 : hệ số tin cậy

+ k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao+c : hệ số khí động

- Phần đón gió : c=0,8

- Phần hút gió : c=0,6+B : bề rộng phần tường chắn gió_ Kết quả như sau:

 Khung phẳng (truyền vào cột biên khung trục 3):

 Ngoài ra còn có lực gió tập trung khi thổi vào tầng công tác thang máy

Wđẩy = 83*1.33*0.8*( 2*2.2) = 388 daN = 3.88 kN

Whút = 83*1.33*0.6*( 2*2.2) = 291 daN = 2.91 kN

IV – ĐƯA VÀO MÔ HÌNH TÍNH :

 Xác định nội lực khung thường dung nguyện tắc cộng tác dụng Tính nội lựcriêng từng loại tải trong với từng trường hợp tác dụng của hoạt tải rồi dùng cách

tổ hợp để tìm ra trị số nội lực ngang nguy hiểm tại các tiết diện

 Chương trình chạy nội lực được sử dụng đối với khung phẳng là SAP Advanced14.1.0, đối với khung không gian là ETABS Nonlinear v9.7.0

IV.1 – Tính khung phẳng (trục 3) : Sử dụng phần mềm SAP Advanced V.14.1.0

IV.1.1– Các trường hợp chất vào tải trọng vào khung như sau:

 Tĩnh tải (TT)- hình 18

 Hoạt tải dài hạn chất đầy ( TT1) - hình 24

 Hoạt tải chất đầy (HTCD) - hình 19

 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 1 (HT1) - hình 20

 Hoạt tải cách tầng cách nhịp 2 (HT2) - hình 21

 Hoạt tải cách tầng liền nhịp 1 (HT3) - hình 22

 Hoạt tải cách tầng liền nhịp 2 (HT4) - hình 23

 Hoạt tải cách tầng liền nhịp 3 (HT5) - hình 24

 Gió trái (GT) - hình 26

 Gió phải (GT) - hình 27

 Ngoài ra còn một số trường hợp khác như : hoạt tải liền nhịp … nhưng độ sailệch về nội lực không đáng kể ( < 5% ) nên sinh viên không xét đến

Tỉnh tải (TT)

Hoạt tải dài hạn (TT1)

Hoạt tải chất đầy (HTCD)

Hoạt tải cách tầng cách nhịp 1 (HT1)

Hoạt tải cách tầng cách nhịp 2 (HT2)

Hoạt tải cách tầng liền nhịp 1 (HT3)

Hoạt tải cách tầng liền nhịp 2 (HT4)

Hoạt tải cách tầng liền nhịp 3 (HT5)

Gió trái (GT)

_ Tổ hợp cơ bản II: gồm tất cả tải trọng thường xuyên, tất cả các tải trọng tạm thời tác dụng lâu và 2 (hoặc nhiều hơn) tải trọng các tải trọng tạm thời tác dụng ngắn>

_ Từ đó ta có các tổ hợp tải trọng sau đây:

Hình : Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải

Hình 16 : Biểu đồ bao mômen

Hình 16 : Biểu đồ bao mômen

2 Bảng xuất nội lực

a Nội lực phần tử dầm như sau:

Tầng Phần tử Vị trí Tổ hợp Thể loại Giá trị P V2 M3

Text Text m Text Text Text Tonf Tonf Tonf-m

STORY L 92 5.75714 bao Combination Min -0.1393 6.2046 -14.2335

STORY L 95 0.44286 bao Combination Min -0.1639 -13.9441 -17.2614

STORY 3 146 3.4 bao Combination Max 0.0683 -0.529 14.98171

STORY 7 113 0 bao Combination Min -1.2186 -15.2401 -19.7236

STORY ST 160 0 bao Combination Max 0 0.147 3.33E-16

2 Nội lực phần tử cột như sau:

STORY 2 33 0 COMB1 Combination -192.1375 -5.9698 -10.0188

STORY L 67 3.9 COMB20 Combination -157.6801 7.0564 -14.48134

STORY L 80 0 COMB7 Combination -162.043 1.82 3.42299

STORY L 162 3.9 COMB17 Combination -260.6302 4.4807 -8.51027

STORY 3 174 3.6 COMB8 Combination -179.5762 -3.2053 6.16417

IV.1.4 – Tính và chọn thép:

1 – Thép dầm:

số nhánh h 0

Chọn thép Fa chọn Cốt đai chọn

Tổ hợp

N ( T )

V2 ( T )

M3 (T.m)

b (cm)

h (cm)

a=a' (cm)

h 0 (cm)

L 0 (cm)

e 1 (cm)

x 1 (cm)

A Sc =A Sc ' (cm 2 )

µ st (%)

Đai (cm)

3 COMB BAO -198 -6.67 -14.7 45 60 4 46 350 3.7 43.1 5.18 0.50 D8a150

tang 3 34 COMB BAO -122 -5.25 10.8 40 50 4 46 350 3.7 43.1 4.60 0.50 D8a150

COMB BAO -106 -2 2.855 40 50 4 46 350 3.7 43.1 4.60 0.50 D8a150

-187 2.971 -6.19 50 60 4 46 350 3.7 43.1 5.75 0.50 D8a150

tang 4 35 COMB BAO -100 -5.58 10.94 40 50 4 46 350 3.7 43.1 4.60 0.50 D8a150

COMB BAO -148 -2.73 5.066 35 50 4 46 350 3.7 43.1 4.03 0.50 D8a150

COMB BAO -92.8 -1.78 -3.4 35 50 4 46 350 3.7 43.1 4.03 0.50 D8a150

tang 7 57 COMB BAO -29.9 3.93 -5.66 30 35 4 46 350 3.7 43.1 3.45 0.50 D8a150