TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU công trình: nhà ở tư nhân: 4 tầng (1 trệt + 3 lầu)

1.4 Đặc điểm địa chất, thủy văn, xã hội - Địa hình: thuộc khu vực đồng bằng - Bãi đất xây dựng công trình bằng phẳng - Địa chất - Thủy văn: + Nằm trong vùng nhiệt đới xavan, cũng n

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 1.1 Đặc điểm công năng

- Tên công trình: nhà ở tư nhân

- Số tầng của công trình: 4 tầng (1 trệt + 3 lầu)

- Khẩu độ công trình:

+ Dài: 18.5 (m)

+ Rộng: 4 (m)

+ Chiều cao toàn bộ công trình: 13.7 (m)

- Hình thức đầu tư: xây mới

- Địa chỉ: lô U42, khu dân cư Phú Mỹ Hưng, quận 7, thành phố Hồ Chí Minh

- Đặc điểm mặt bằng:

+ Vị trí: nằm trong mặt bằng đã xây dựng

+ Hiện trạng mặt bằng: là bãi đất trống xung quanh là nhà dân

+ Hạ tầng kĩ thuật hiện có của công trình: đường giao thông xung quanh, cấp nước khu vực

+ Hệ thống điện khu vực đi ngang qua đường

1.2 Đặc điểm kết cấu

- Khung chịu lực: bê tông cốt thép

- Sàn: bê tông cốt thép

- Móng công trình: móng trên nền đất thiên nhiên dạng móng cọc bê tông cốt thép

- Cầu thang bộ

- Tường xây bao: tường dầy 110mm

1.3 Đặc điểm kiến trúc

- Hướng chính của công trình: hướng nam

- Ba phía của công tình giáp với nhà dân

- Phía trước công trình có đường giao thông nội bộ

1.4 Đặc điểm địa chất, thủy văn, xã hội

- Địa hình: thuộc khu vực đồng bằng

- Bãi đất xây dựng công trình bằng phẳng

- Địa chất

- Thủy văn:

+ Nằm trong vùng nhiệt đới xavan, cũng như một số tỉnh Nam bộ khác Thành phố Hồ Chí Mình không có bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông rõ rệt, nhiệt độ cao đều và mưa quanh năm (mùa khô ít mưa) Trong năm TP.HCM có 2 mùa là biến thể của mùa hè: mùa mưa – khô rõ rệt Mùa mưa được bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11 (khí hậu nóng

ẩm, nhiệt độ cao mưa nhiều), còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau (khí hậu khô mát, nhiệt độ cao vừa mưa ít) Trung bình, Thành phố Hồ Chí Minh có 160 tới

270 giờ nắng một tháng, nhiệt độ trung bình 27 °C, cao nhất lên tới 40 °C, thấp nhất xuống 13,8 °C Hàng năm, thành phố có 330 ngày nhiệt độ trung bình 25 tới 28 °C Lượng mưa trung bình của thành phố đạt 1.949 mm/năm, trong đó năm 1908 đạt cao nhất 2.718 mm, thấp nhất xuống 1.392 mm vào năm 1958 Một năm, ở thành phố có

trung bình 159 ngày mưa, tập trung nhiều nhất vào các tháng từ 5 tới 11, chiếm khoảng 90%, đặc biệt hai tháng 6 và 9 Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, khuynh hướng tăng theo trục Tây Nam – Ðông Bắc Các quận nội thành và các huyện phía bắc có lượng mưa cao hơn khu vực còn lại

+ Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây Nam và Bắc – Ðông Bắc Gió Tây – Tây Nam từ Ấn Độ Dương, tốc độ trung bình 3,6 m/s, vào mùa mưa Gió Gió Bắc – Ðông Bắc từ biển Đông, tốc độ trung bình 2,4 m/s, vào mùa khô Ngoài ra còn có gió tín phong theo hướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới tháng 5, trung bình 3,7 m/s Có thể nói Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng không có gió bão Cũng như lượng mưa, độ ẩm không khí ở thành phố lên cao vào mùa mưa (80%), và xuống thấp vào mùa khô (74,5%) Bình quân độ ẩm không khí đạt 79,5%/năm

+ Về thủy văn, nằm ở vùng hạ lưu hệ thống sông Ðồng Nai - Sài Gòn, Sông Sài Gòn bắt nguồn từ vùng Hớn Quản, chảy qua Thủ Dầu Một đến Thành phố Hồ Chí Minh, với chiều dài 200 km và chảy dọc trên địa phận thành phố dài 80 km Sông Sài Gòn có lưu lượng trung bình vào khoảng 54 m³/s, bề rộng tại thành phố khoảng

225 m đến 370 m, độ sâu tới 20 m Nhờ hệ thống kênh Rạch Chiếc, hai con sông Đồng Nai và Sài Gòn nối thông ở phần nội thành mở rộng Một con sông nữa của Thành phố Hồ Chí Minh là sông Nhà Bè, hình thành ở nơi hợp lưu hai sông Đồng Nai và Sài Gòn, chảy ra biển Đông bởi hai ngả chính Soài Rạp và Gành Rái, kênh rạch giúp Thành phố Hồ Chí Minh trong việc tưới tiêu, nhưng do chịu ảnh hưởng dao động triều bán nhật của biển Ðông, thủy triều thâm nhập sâu đã gây nên những tác động xấu tới sản xuất nông nghiệp và hạn chế việc tiêu thoát nước ở khu vực nội thành

- Xã hội: nằm trong khu vực dân cư, an ninh tốt

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN 2.1 Tiêu chuẩn sử dụng trong bài:

TCVN 5574-2012: kết cấu bê tông và bê tông cốt thép-tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995: tải trọng và tác động-tiêu chuẩn thiết kế

2.2 Vật liệu sử dụng:

- Bê tông: B20 có các số liệu như sau:

11.5( )

b

1

b

 

0.9( )

bt

3

b

- Cốt thép CII có các thông số sau:

280( )

s

280( )

sc

4

Eb  21 10 (  MPa)

2.3 Tải trọng tác dụng

2.3.1 Tĩnh tải:

Cấu tạo Trọng lượng riêng

 (KN m/ 3) Trọng lượng bản thân của kết cấu BTCT 24

2.3.2 Tĩnh tải trên 1m2 sàn điển hình:

PHÒNG XEM PHIM-SHC

PHÒNG THU GIÃN

K? SÁCH + Ð? CHOI

A

B

wc d? ki?n

21 19 17

15 13 11

1 3 5 7 9

11 13 15

QU?Y BAR

700

B

B

15500

600

200

400 200

200 2000 15500

Mặt bằng lầu 1

- Chiều dày sàn điển hình:

- kích thước ô sàn điển hình:

Chiều dày sàn theo công thức kinh nghiệm:

4.5 0.1( ) (40 45) 45

ng

s

L



=> Chọn chiều dày sàn h s=10(cm)

- Cấu tạo các lớp sàn:

STT Cấu tạo h1 (m) i(KN/ m ) 2 ni gi (KN/m2)

2

tc



2.3.3 Hoạt tải sử dụng

STT Loại phòng n qtc (KN/m2) qtt (KN/m2)

2 Phòng bếp+ ăn 1.3 1.5 1.95

4 Buồng vệ sinh 1.3 1.5 1.95

5 Phòng đọc sách 1.2 4.0 4.8

6 Phòng giải lao 1.2 3.0 3.6

Tải trọng gió tác dụng vào công trình

STT Tầng h tầng

(m)

Z i (m)

W 0 (KN/

m) K C hút C đẩy

n W hút (KN/m)

W đẩy (KN/m)

2 Lầu 1 3.3 3.8 0.83 0.498 -0.6 0.8 1.2 1.06 1.41

3 Lầu 2 3.3 7.1 0.83 0.59 -0.6 0.8 1.2 1.16 1.55

4 Sân thượng 2.4 10.4 0.83 0.666 -0.6 0.8 1.2 1.13 1.51

5 Mái 0.9 13.7 0.83 0.719 -0.6 0.8 1.2 0.7 0.95

0

2

d t

d t

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ MÔ HÌNH 3.1 Sơ đồ tính toán và mô hình tính toán

- Liên kết giữa các cột và móng lá liên kết ngàm

- Vị trí ngàm nằm tại mặt đất tự nhiên ( cổ cột )

- Hệ khung công trình là hệ khung không gian,sử dụng phần mềm SAP, ETAB… để xác định nội lực, chuyển vị của hệ khung

- Vị trí của dầm và cột được xác định tại các tim dầm và tim cột ( hoặc là trục dầm và cột ) và được mô phỏng bằng phần tử thành

- Phân tử kết cấu sàn được mô phổng bằng phân tử thành

- Vị trí của sàn theo vị trí của kiến trúc và kết cấu dự kiến

- Trọng lượng bản thân của cột,dầm, sàn được xác định và tính toán bằng phân tử bằng phần mềm theo kích thước của các tiết diện cột, dầm chiều dài sàn khai báo theo mô hình vs hệ số tĩnh tải tương ứng với vật liệu

- Tải trọng gần tĩnh tải chất thêm ( tường, gạch lót, vữa trát và vật thể gió….) được truyền tải vào mô hình theo đúng vị trí thực tế và hướng thực tế

- Tải trọng đứng được truyền lên các sàn và từ sàn truyền lên các dầm và dầm từ sang cột

- Tải trọng gió được truyền vào dầm biên các tầng hoặc tâm khối lượng của sàn đó, tùy theo điều kiện cho phép

3.2 Chọn tiết diện sơ bộ các kết cấu

3.2.1 Sàn

- Chiều dày sàn chọn theo công thức kinh nghiệm

4500

112.5 90( ) (40 : 50) (40 : 50)

ngan s

L

- Ô sàn điển hình kích thước: 6 4.5

- Chọn chiều dày sàn: 100 mm

3.2.2 Dầm

- Kích thước dầm chính sơ bộ chọn theo công thức kinh nghiệm:

4500 562.5 375( ) 400( )

 

400 200 100 ( ) 200

- Kích thước dầm phụ sơ bộ chọn theo công thức kinh nghiệm:

 

- Tầng điển hình có nhịp dầm chính L dc = 4500 (mm)

- Tầng điển hình có nhịp dầm phụ L dp 6000(mm)

- Tiết diện dầm nên chọn : b h 200 400 (mm)

- Bảng thống kê kích thước dầm sơ bộ

ST

T Tên dầm b ( mm) h (mm)

3.2.3 Cột

- Tiết diện cột sẽ thay đổi 3 tầng 1 lần

- Tiết diện cột sơ bộ ở tầng trệt được tính như sau:

t

c

b b

kN

F

R





k: hệ số cho ảnh hưởng moment, thay đổi từ 1.1 đến 1.5

T

N    tải trọng tần trên truyền xuống cột đang tính toánn S q

- Tiết diện sơ bộ cột C1 ở lầu 1 được tính như sau:

3

2 1.2 1.2 (2 11.25 9.06) 10

25145( ) 11.5

t

c

b b b b

 Chọn kích thước sơ bộ cho cột C1: b h 250 200( mm)

- Bảng thống kê tiết diện cột

Stt Tên

cột

Lầu k n Diện tích

S(m2)

q (KN/m2) t

N

KN

F (mm2)

b (mm)

h (mm)

1 C1 Trệt+1+2 1.2 2 11.25 10.71 240975 25145 250 200

2 C2 Trệt+1+2 1.3 2 10.63 9.06 192615.6 21773 250 200

3 C3 Trệt+1+2 1.3 2 10.63 10.71 227694.6 25739 250 200

4 BT1 Trệt 1.4 2 3 1.95 11700 1424 200 200 5

CT

2+sân thượng 1.4 2 1.12 9.06 20294.4 2470 200 200

6 C1 sân thượng 1.2 1 8.55 10.71 91570.5 9555 200 200

7 C2 sân thượng 1.3 1 10.63 9.06 96307.8 10886 200 200

8 C3 sân thượng 1.3 1 10.63 10.71 113847.3 12869 200 200

3.3 Tổ hợp tải trọng

TH1=TT + HT

TH2=TT + GT

TH3=TT + GP

TH4=TT + Gió trước

TH5=TT + Gió sau

TH6=TT + 0.9 HT + 0.9 GT

TH7=TT + 0.9 HT + 0.9 GP

TH8=TT + 0.9 HT + 0.9 Gió trước

TH9=TT + 0.9 HT + 0.9 Gió sau

TH Bao=TH1+TH2+TH3+TH4+TH5+TH6+TH7+TH8+TH9

Mô hình SAP 3D

HT sàn lầu 1

Lực cắt

Tĩnh tải

Gió trước

Gió sau

Gió trái

Gió phải

3.4 Kiểm tra độ cứng và chuyển vị hệ khung ( kiểm tra biến dạng )

- Chuyển vị đỉnh công trình: do kết cấu dạng khung [ ] 500

H

 

500

x

H

 

500

y

H

 

- Độ võng dầm:

L

f 

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BẢN SÀN 4.1 Mặt bằng và phân loại ô sàn

- Chiều dày sàn và tiết diện dầm đã chọn như hình vẽ:

- Phân loại ô sàn:

+ Theo loại bản dầm khi

2 1

L

L  2 bản thuộc loại dầm bản => sàn làm việc 1 phương

+ Theo loại bản dầm khi

2 1

L

L  2 bản thuộc loại bản kê bốn cạnh => sàn làm việc 2 phương

+ Bảng thống kê các loại ô sàn của tầng điển hình:

STT

Ô bản Kích thước

1

L

xL2 L2

(mm)

1

L

(mm)

Tỉ số

2 1

L L

Loại bảng Chiều dày h f

(mm)

1 S1 1200x6000 6000 1200 5 Bản dầm 100

2 S2 4500x6000 6000 4500 1.33 Bản kê 4 cạnh 100

3 S3 3450x4500 4500 3450 1.3 Bản kê 4 cạnh 100

4 S4 4500x6000 6000 4500 1.33 Bản kê 4 cạnh 100

4.1 Tính toán và bố trí cốt thép bản 2 phương

4.2.1 Tính toán ô sàn điển hình S2 ( 4500x6000)

- Xác định tải trọng trên 1m2 sàn

p tt g ttq tt

- Xác định liên kết bản sàn với dầm:

+ Xem khi 3

d s

h

h  => Liên kết của sàn với dầm là liên kết ngàm

+ Xem khi

3

d s

h

h  => Liên kết của sàn với dầm là liên kết tựa

 Theo kích thước của dầm và chiều dày sàn ta có liên kết dàm sàn như sau:

Bảng liên kết giữa bản sàn với dầm Stt Ô sàn hd(mm) hs (mm) Tỉ số (hd/ hs) Sơ đồ Loại bảng

 Tầng sàn điển hình thuộc ô sàn số 9

Tải trọng trên 1 m2 sàn S2

2 4.11 1.95 6.06(KN/ m )

tt tt tt

Liên kết với bản sàn và dầm:

400

4 3

100

d

s

h

Ô sàn điển hình S2:

Tại nhịp :

2 1

6 1.33 4.5

L

L   m 91 0.02083, m 92 0.01218

1 91 0.02083 163.62 3.39( )

Giả thiết a0 20mm h0 100 20 80  mm

6 1

0

3

2 0

min

0

3.39 10

0.051

225

192

m

b

m

b b

S

s

s

max

M

R bh

R bh

R

A

b h



















=>Chọn 8 200 a

92 0.01218

m 

2 92 0.01218 163.62 1.99( )

=>Chọn 8 200 a

Tại gối: với

2 1

6000

1.33 4500

L

tt

6 2

0

3

2 0

min

1.99 10

0.03

225

112.24

m

b

m

b b

S

s

M

R bh

R bh

R

A











k 91 0.04749, k 92 0.02781

91 0.04749 163.62 7.77( )

I

92 0.02781 163.62 4.55( )

II

Giả thiết a0 20mm h0 100 20 80  mm

6

0

2 0

0

7.77 10

0.117 0.9 11.5 1000 80

0.1248 0.9 11.5 1000 80

225 459.26

I

m

b

m

b b

S

s

s

M

R bh

R bh

R

A

b h











Chọn 8 100 a

Chọn 8 150 a

4.2 Tính toán và bố trí cốt thép bản 1 phương

Bản làm việc theo phương cạnh ngắn, tính toán như loại bản dầm Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạch ngắn, coi bản dầm là 1 dầm đơn giản để tính toán với S1 theo phương cạnh ngắn bản được liên kết là 2 đầu ngàm

- Tại hai đầu gối:

2 12

s g

q l

M 

- Tại giữa nhịp:

2 24

s nh

q l

M 

- Sàn S1:

6

0

2 0

0

4.55 10

0.069 0.9 11.5 1000 80

1 1 2 1 1 (2 0.069) 0.0716

0.0716 0.9 11.5 1000 80

263.49( ) 225

263.49

II m

b

m

b b S

s s

M

R bh

R bh

R A

b h











2

1

6 5 1.2

L

Tại hai đầu gối:

2 6.06 1.22

0.727( )

tt g

Tại giữa nhịp:

2 6.06 1.22

0.364( )

tt nh

6

0

2 0

0

0.727 10

0.011 0.9 11.5 1000 80

0.0111 0.9 11.5 1000 80

225 40.85

g

m

b

m

b b

S

s

s

M

R bh

R bh

R

A

b h











Chọn 6 200 a

6

0

2 0

0

0.346 10

0.005 0.9 11.5 1000 80

1 1 2 1 1 (2 0.005) 0.005

0.005 0.9 11.5 1000 80

18.4( ) 225

18.4

nh

m

b

m

b b

S

s

s

M

R bh

R bh

R

A

b h











Chọn 6 200 a

Bảng thống kê thép các ô sàn của sàn điển hình

Tê

n ô

sàn

Momen

(KN.m)

ao (mm )

ho

(mm )

(mm2)

μ (%)

Thép chọn

(mm )

(mm ) (mm2)

S1 M nh

0.34

6 20 80 0.005 0.005 18.4 0.023 6 200 141

g

7 20 80 0.011 0.0111 40.848 0.051 6 200 141

S2

1

0.05 1

0.052 4

192.8 3

0.24

2

M 1.99 20 80 0.03 0.0305 112.24 0.14 8 200 192

I

0.11 7

0.124 8

459.2 6

0.57

II

M 4.55 20 80 0.069 0.0716 263.49 0.329 8 150 335

S3

1

M 3.38 20 80 0.051 0.0524 192.83 0.241 6 140 202

2

0.030 5

112.2

I

M 7.77 20 80 0.117 0.1248 459.26 0.574 8 100 503

II

0.06 9

0.071 6

263.4 9

0.32

S4

1

M 3.39 20 80 0.051 0.0524 192.83 0.241 8 200 192

2

M 1.19 20 80 0.018 0.0182 66.976 0.084 8 200 192

I

M 7.77 20 80 0.11 0.124 459.2 0.57 8 100 503

7 8 6 4

II

M 4.45 20 80 0.067 0.0694 255.39 0.319 8 150 335