bai giang lop 9

Sau khi hoàn thiện , sàn sẽ cần 300mm cho các hệ thống đường ống kỹ thuật hệthống điện, hệ thống điều hòa không khí…, cộng thêm khoảng là 100mm cho các chi tiết của công tác đóng trần =

MÔ HÌNH VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU

1 MÔ HÌNH:

1.1 Giới thiệu và mô tả kết cấu:

Khung gồm có các cột, các dầm liên kết với nhau và liên kết với móng

Tùy phương án kết cấu chịu lực chính của nhà mà hệ khung có thể thuộc về nhà khung hoặc nhà kết hợp

Với nhà khung, hệ khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang

Với nhà kết hợp ( với lõi cứng, vách cứng) khung chịu tải trọng đứng trực tiếp truyền vào nó và chịu phần tải trọng ngang được phân phối vào nó

Tuy hệ khung là khung không gian nhưng sự làm việc và tính toán có thể theo sơ

đồ không gian hoặc sơ đồ phẳng tùy thuộc vào tải trọng tác dụng và mức độ gần đúng có thể chấp nhận được

1.2 Lựa chọn phương án và sơ đồ kết cấu

MẶT BẰNG TẦNG HẦM 2

MẶT BẰNG TẦNG 61.3 Vật liệu :

+ Hệ số Poisson µ = 0.21.3.2 Cốt thép :

+ Thép AI cho các cấu kiện sử dụng thép có đường kính nhỏ hơn 10 mm:

Rs = 225 Mpa+ Thép AI cho các cấu kiện sử dụng thép có đường kính lớn hơn 10 mm:

Rs = 280 Mpa1.4 Tải trọng tác dụng lên công trình:

- Tải trọng tác dụng lên toàn bộ công trình gồm các loại sau:

+ Tĩnh tải+ Hoạt tải+ Tải trọng gió+ Tải trọng do động đất

- Dựa vào chức năng sử dụng của từng ơ sàn mà chọn tải trọng phù hợp.

- Tất cả các số liệu về tải trọng được lấy từ TCVN 2737-1995 : Tải trọng tác động – tiêu chuẩn thiết kế

- Hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995: Tải trọng tác động – tiêu chuẩn thiếtkế

Với : g i: Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo của sàn thứ i (kN/m2)

hi : bề dày của lớp cấu tạo sàn (m)

i

γ : trọng lượng riêng của lớp cấu tạo sàn ( kN/m3)n: hệ số tin cậy

Chi tiết các lớp sàn:

lớp gạch ceramic dày 0.8cm

lớp vữa lót dày 3 cm

bản bê tong cốt thép

lớp vữa trát dày 1.5cm

1.4 Kích thước sơ bộ các tiết diện:

Theo kích thước kiến trúc, chiều cao tầng điển hình h = 3.4 m Do đó phải lựa chọn phương án sàn cho hợp lý để đảm bảo chiều cao thông thủy sử dụng

Sau khi hoàn thiện , sàn sẽ cần 300mm cho các hệ thống đường ống kỹ thuật ( hệthống điện, hệ thống điều hòa không khí…), cộng thêm khoảng là 100mm cho các chi tiết của công tác đóng trần => chiều cao sơ bộ thông thủy trước khi có dầm là 3000mm, Chiều cao thông thủy thích hợp ta chọn h = 2600 Do đó ta lấy chiều cao dầm chính tối đanếu có là: 400mm

mat duoi san

tran

Dựa vào các dữ kiện trên, ta có 2 phương án sàn tầng điển hình

+ Sàn có dầm: Tối đa chiều cao dầm chính là 400mm

+ Sàn không dầm: Ta chọn phương án sàn nấm, chiều cao mũ cột với sàn cũng phải đảm bảo cho việc đóng trần

Chiều dày bản sàn tầng điển hình chọn theo sơ bộ theo điều kiện sau:

+Phòng cháy chữa cháy

+Độ võng kết hợp điều kiện kinh tế => chọn sơ bộ chiều dày sànĐây là công trình trung tâm thương mại với chiều cao 14 tầng , do đó đây thuộc công trình cấp 2 Vậy chiều dày sàn theo tiêu chuẩn Việt Nam 2622-1995- Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – yêu cầu thiết kế phải đảm bảo hs ≥

120mm

- Theo yêu cầu về độ võng:

Sau nhiều lần tính lặp ta chọn sơ bộ chiều dày sàn là hs = 150 (mm)

Do đó chiều dày bản sàn điển hình sơ bộ ta chọn là 150 (mm)

Kiểm tra sơ bộ về độ võng sàn:

Lấy 1 ô bản trong các ô bản sàn ra xét Thiên về an toàn , ta xét đến ô bản sàn bên trong , có độ võng lớn nhất

384

ql w

−

(m4)Tĩnh tải tác dụng lên sàn: q = 0.15x25x1.1 + 1.372 = 5.497 kN/ m2

=> w w≤ gh Vậy bản sàn đã chọn thỏa yêu cầu về độ võng.

Kiểm tra sơ bộ hàm lượng cốt thép:

Chọn lớp bê tông bảo vệ sàn là a= 1.5cm

 h0 =h – a = 15 – 1.5 =14.5cm

b= 100 cmCốt thép sàn được tính theo công thức:

s

A bh

µ = ; Hàm lượng cốt thép sàn hợp lý

0.3≤ ≤µ 0.9

Giá trị moment lớn nhất ở giữa sàn:

lượng cốt thép hợp lý 0.3≤ ≤µ 0.9)

Vậy chiều dày sàn chọn là 150cm.

1.4.2 Kích thước tiết diện dầm chính, dầm phụ:

Chọn kích thước sơ bộ dầm chính giữa:

Dựa vào các yêu cầu trên Ta chọn chiều cao dầm chính là:

 h d =400mm

Vì vậy ta sẽ phát triển dầm chính theo phương ngang

Sau nhiều lần tính lặp ta chọn bề rộng dầm chính bd = 1500mm

Kiểm tra sơ bộ kích thước dầm chính đã chọn

Tải trọng tác dụng lên sàn sơ bộ, thiên về an toàn ta tính theo sơ đồ sau:

Do tính theo sơ bộ nên ta quy lực tác dụng từ sàn lên dầm chính về phân bố đều:Cong thuc quy doi luc

Sơ đồ tính :

Lực q tác dụng lên dầm chính gồm có: trọng lượng bản thân dầm chính cộng với trọng lượng của sàn truyền vào dầm:

q = 9.097 x 8+(0.4-0.15)x1.5x25x1.1=83.08kN/mTheo tính toán như hình vẽ, ta được:

M

2

− 5ql 8

−3ql 8

20.582 14.5 1.5 0.36

0.01628280

0.005982280

×

Hàm lượng cốt thép thỏa: µmin ≤ ≤µ µmax

Với µmin = 0.05% đối với cấu kiện chịu uốn

µmax = 14.5 0.595 3.08%

280

R b s

R R

Vậy hàm lượng cốt thép của dầm chính thỏa yêu cầu về hàm lượng

Kiểm tra sơ bộ về độ võng dầm chính:

Độ võng của dầm chính được tính theo công thức sau:

45384

ql w

Vậy chọn kích thước dầm chính ở giữa là 1500x400.

Kiểm tra sơ bộ kích thước dầm chính đã chọn

Ta chọn dầm chính ở biên có chiều dài 10m để tính:

Tải trọng tác dụng lên sàn sơ bộ, thiên về an toàn ta tính theo sơ đồ sau:

Do tính theo sơ bộ nên ta quy lực tác dụng từ sàn lên dầm chính về phân bố đều:

Sơ đồ tính :

Lực q tác dụng lên dầm chính gồm có: trọng lượng bản thân dầm chính cộng với trọng lượng của sàn truyền vào dầm:

q = 9.097 x 4+(0.4-0.15)x1.5x25x1.1=45.76 kN/mTheo tính toán như hình vẽ, ta được:

0.00698280

0.003221280

M

2

− 5ql 8

−3ql 8

Hàm lượng cốt thép thỏa: µmin ≤ ≤µ µmax

Với µmin = 0.05% đối với cấu kiện chịu uốn

µmax = 14.5 0.595 3.08%

280

R b s

R R

Vậy hàm lượng cốt thép của dầm chính ở biên thỏa yêu cầu về hàm lượng

Kiểm tra sơ bộ về độ võng dầm chính ở biên:

Độ võng của dầm chính được tính theo công thức sau:

45384

ql w

 Thỏa yêu cầu về độ võng

Vậy chọn kích thước dầm chính ở biên là 1000x400.

Do tính theo sơ bộ nên ta quy lực tác dụng từ sàn lên dầm phụ về phân bố đều:

20.439 14.5 1.2 0.26

0.007105280

×

Hàm lượng cốt thép thỏa: µmin ≤ ≤µ µmax

Với µmin = 0.05% đối với cấu kiện chịu uốn

µmax = 14.5 0.595 3.08%

280

R b s

R R

 µmin ≤ ≤µ µmax

Kiểm tra sơ bộ về độ võng dầm phụ:

Độ võng của dầm phụ được tính theo công thức sau:

45384

ql w

Sàn cần 300mm cho các đường ống kỹ thuật ( hệ thống điện , hệ thống điều hòa…) Do

đó bề dày sàn không vượt quá 400mm

1.4.2.1 Mặt bằng sàn nấm điển hình.

Dựa vào bản vẽ kiến trúc, ta co mặt bằng sàn nấm:

MẶT BẰNG SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH TẦNG 6-14 KHÔNG DẦM

1.4.2.2 Khái niệm chung về sàn nấm:

Sàn nấm là sàn không có dầm, bản sàn dựa trực tiếp trên cột Dùng sàn nấm sẽ giảm được chiều cao kết cấu, việc làm ván khuôn đơn giản và dễ dàng bố trí cốt thép Sàn nấm

có có mặt dưới phẳng nên việc chiếu sáng và thông gió tốt hơn sàn có dầm Ngoài ra việc ngăn chia các phòng trên mặt sàn cũng sẽ linh hoạt và rất thích hợp với các bức tường ngăn di động v.v

Khi chịu tải trọng thẳng đứng, bản sàn có thể bị phá lỏm vì cắt theo kiểu bị cột đâm thủng Để tăng cường khả năng chịu cắt, có thể tạo ra bản đứng cột có chiều dày lớn hơn

Bản có chiều dày lớn hơn trên đầu cột còn có tác dụng tăng cường khả năng chịu momen, vì ở tiết diện sát đến cột, momen uốn trong bản đạt giá trị lớn nhất.

Chiều rộng nhịp thích hợp với sàn nấm, thường là 4 đến 8 mét đối với bê tông cột thép thường, khi nhịp của bản từ 7m trở lên nên có cốt thép ứng lại trước để có thể giảm chiều dày bản và giảm độ võng

Đối với công trình này có nhịp l1 =10m, ta vẫn có thể sử dụng sàn nấm để tính toán, bằng cách tăng bề dày sàn

1.4.2.3 Kích thước sơ bộ sàn nấm:

Ở đây ta chọn h b= 10000 285.71

35 =

 Ta chọn h b=300 cm

Kiểm tra sơ bộ yêu cầu về độ võng:

Bản sàn không dầm làm việc khá giống với bản dầm, chỉ có điều là đối với bản chịu uốn theo 1 phương ( mọi tiết diện theo phương l2 đều biến dạng như nhau, còn đối với sàn không dầm, bản làm việc theo 2 phương và dọc theo phương l2 nội lực và biến dạng ở mọi tiết diện đều khác nhau

Bản sàn nấm truyền tải trọng trực tiếp vào cột không thông qua dầm Trong tính toán và cấu tạo bản sàn nấm người ta thường chia ra thành dải trên đầu cột và dải giữa nhịp, hai dải này có chiều rộng bằng nữa bước cột

Hình ảnh biến dạng và moment trong các dải bản

a/ Hình ảnh biến dạng của dải trên đầu cột và dải giữa nhịp;

b/ Moment của dải lên đầu cột; c/ Momen của dải giữa nhịp

Ở dây ta chọn ra 1 ô bản bất kỳ để xác định moment và lực cắt:

- Tĩnh tải: sàn dày 300cm nên g= 162.5+0.3x2500x1.1=987.5daN/m

- Hoạt tải : p = 240daN/m

Trong đó :I1, I2 lần lược là moment quán tính của 2 dải sàn

Vậy dạng của tải trọng tác dụng lên dầm L1 và L2 như sau:

3 Điều kiện xuyên thủng:

Chiều dày của bản hoặc chiều dày của bản đầu cột phải được tính toán kiểm tra đểloại trừ khả năng bản bị xuyên thủng Theo tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 356-2005 thì phải thỏa mãn điều kiện sau:

P R bh≤ bt 0

Trong đó: P tải trọng gây nên sự phá hoại theo kiểu đâm thủng, giả thiết mặt phá hoại nghiêng 1 góc 450 Giả sử lưới cột là l1 x l2 và q là tổng tải trọng phân bố trên bản (kể cả trọng lượng bản thân), kích thước mũ cột là c x c thì :

2

1 2 ( 2 )0

P q l l=  − +c h 

Ở đây: h0 - chiều dày hữu ích của bản tại đầu cột

b - chu vi trung bình của mặt đâm thủng

b = 4(c+h0)

Rbt - cường độ chịu kéo của bê tông

1.4.3 Kích thước tiết diện cột:

Dựa vào yêu cầu kiến trúc, kết cấu và thi công, ta chọn hình dáng, kích thước tiết diện cộtcho phù hợp

+ Về kiến trúc, đó là yêu cầu về thẩm mỹ, về sử dụng không gian

+ Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền và độ ổn định

+ Về thi công, việc chọn kích thước tiết diện cột thuận lợi cho thi công, kích thước tiết diện nên chọn là bội số của 5, 10cm

1.4.3.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột:

Do tính sơ bộ nên ta xem cột được nén đúng tâm

Diện tích tiết diện cột được chọn xác định theo công thức:

t b

k N A R

=

Trong đó:

Rb : Cường độ tính toán về nén của bê tông ( Rb=14.5 Mpa đối với bê tông

có cấp độ bền B25

N : Lực nén tác dụng lên cột

kt : hệ số xét đến ảnh hưởng khác như moment uốn, hàm lượng cốt thép, độmãnh của cột

kt =1÷1.1 đối với các cột ở giữa

kt =1.1÷1.2 đối với các cột ở biên

kt =1.2÷1.3 đối với các cột ở các góc công trình

Lực nén tác dụng lên cột bao gồm:

+ Tải trọng từ sàn truyền vào cột ( tính tổng các sàn có tiết diện cột thay đổi)+ Tải trọng từ dầm và tường tác dụng lên cột

+ Tải trọng do bản thân các cột trên sàn cần tính tiết diện

Do tính sơ bộ, ta lấy giá trị lục nén gần đúng như sau:

N =m qF

Với : Fs diện tích truyền tải từ sàn vào cột

ms: số sàn phía trên tiết diện đang xét

q : tải trọng tương đương tính toán tác dụng lên sàn Do tính toán sơ bộ, ta lấy giá trị q=10÷12 kN/m2 Ta chọn q = 11 kN/m2

Do tính chất đối xứng, ta tính cho 1 nữa công trình

B C D

a/ Tính toán sơ bộ tiết diện cột giữa: 4B,4C,12B,12C

g/ Tính toán sơ bộ tiết diện cột trục 1,2: Lấy bằng 0.5x0.5

1.4.4 Kích thước tiết diện vách thang máy:

Chọn tiết diện vách thang máy có bề dày 300, kích thước, hình dáng theo theo bản vẽ kiến trúc Việc kiểm tra kích thước tiết diện sẽ được kiểm tra sau