trung tâm thương mại dịch vụ và nhà ở -KẾTCẤU

Nhược điểm: Chiều cao dầm vàđộ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn, nên gây bất lợi chokết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và

(45%)

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄNTIẾNCHƯƠNG

Sinh viên thực hiện:NGUYỄN VĂNTHÀNH

Ta xét các phương án sàn sau:

a.Sàn sườn toàn khối:Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với

công nghệ thi công phong phú, nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệthi công

Nhược điểm: Chiều cao dầm vàđộ võng của bản sàn rất lớn khi vượt

khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn, nên gây bất lợi chokết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiệt kiệm chi phí vật liệu.Không tiện kiệm không gian sử dụng

b Sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sànthành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cáchgiữa các dầm không quá 2m

Ưu điểm: Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được

không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp , thích hợp với các công trình yêu cầuthẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ

Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, khi mặt bằng

sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính Vì vậy, nó cũng không tránhđược những hạn chế do chiều cao dầm chính phải cao để giảm độ võng

c Sàn không dầm (sàn nấm):

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Đầu cột làm mũ cột đểđảm bảoliên kết chắc chắn và tránh hiện tượng đâm thủng bản sàn

Ưu điểm:

Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình

Tiết kiệm được không gian sử dụng

Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (68 m) và rất kinh tếvới những loại sàn chịu tải trọng>1000 kg/m2

Nhược điểm:

Tính toân phức tạp

Thi công khó vì nó không được sử dụng phổ biến ở nước ta hiện nay

Kết luận:

Căn cứ văo:

 Đặc điểm kiến trúc văđặc điểm kết cấu của công trình

 Cơ sở phđn tích sơ bộở trín

 Tham khảo ý kiến của câc nhă chuyín môn văđược sựđồng ý của thầygiâo hướng dẫn

Em đi đến kết luận lựa trín cơ sở tính toân ô bản săn sườn toăn khốivẵ bản loại dầm chọn phương ân ô bản loại săn sườn toăn khối ô bản nhịplớn để thiết kế cho công trình

III PHƯƠNGPHÂPTÍNHTOÂNHỆKẾTCẤU:

1.Sơđồ tính:

Sơđồ tính lă hình ảnh đơn giản hoâ của công trình, được lập ra chủ yếunhằm hiện thực hoâ khả năng tính toân câc kết cấu phức tạp Như vậyvới câchtính thủ công, người thiết kế buộc phải dùng câc sơđồ tính toân đơn giản,chấp nhận việc chia cắt kết cấu thănh câc phần nhỏ hơn bằng câch bỏ qua câcliín kết không gian Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự phât triển mạnh mẽ củamây tính điện tử, đê có những thay đổi quan trọng trong câch nhìn nhậnphương phâp tính toân công trình Khuynh hướng đặc thù hoâ văđơn giảnhoâcâc trường hợp riíng lẻđược thay thế bằng khuynh hướng tổng quất hoâ.Đồng thời khối lượng tính toân số học không còn lă một trở ngại nữa Câcphương phâp mới có thể dùng câc sơđồ tính sât với thực tế hơn, có thểxĩt tới

sự lăm việc phức tạp của kết cấu với câc mối quan hệ phụ thuộc khâc nhautrong không gian

Với độ chính xâc cho phĩp vă phù hợp với khả năng tính toân hiện nay, đồân năy sử dụng sơđồ tính toân chưa biến dạng (sơđồđăn hồi) hai chiều (phẳng) Hệ kết cấu gồm hệ săn sườn BTCT toăn khối

2 Tải trọng:

2.1 Tải trọng đứng :

Gồm trọng lượng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tường, thiết bị … đều qui về tải phân bốđều trên diện tích ô sàn

Xác định sơ bộ kích thước cuả dầm chính:

1,2.350,8

110 = 3826, 7cm2

Ta chọn tiết diện cột là 60x80cm.

Cột ở biên ta chọn côt là cột có tiết diện là:60x60 cm

Kiểm tra kich thước cột đã chọn:Cột có sơđồ tính là một ngàm một khớpchiều dài tính toán của cột là:

Như vậy tiết diện cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định

*Đối Với phương án 2

Xác định sơ bộ kích thước cuả dầm chính:

1,2.350,8

110 = 3826, 7cm2

Ta chọn tiết diện cột là60x80cm.

Cột ở biên ta chọn côt là cột có tiết diện là:60x60 cm

Kiểm tra kich thước cột đã chọn:Cột có sơđồ tính làmột ngàm một khớpchiều dài tính toán của cột là:

PHẦN 1: TÍNHTOÁNSÀNTẦNG 1VÀDẦMPHỤ PHƯƠNGÁN 1.

I TẢITRỌNGTÁCDỤNGLÊNSÀNGỒMCÓ:

1.Tĩnh tải:

Được xác định dựa trên cấu tạo cụ thể của các lớp sàn

Ta tinh cho ô bản sàn tầng 1 va bố trí thép cho ô bản sàn tâng 1:

a

cÇ

u t

ng sè 1

cÇu thang 2

Bản sàn được liên kết ngàm cứng tại các đầu biên với dầm phụ

Theo sơ bô ta chọn kich thước tiết diện côt biên là:60x60 cm

Dầm phụđượcgối lên dầm chính và sàn được gối lên trên dầm phụ

Kích thước tính từ giữa trục dầm phụ và trục trục dầm phụ biên là:

l1 = 2, 0 m, l2 =8, 4 m

Bản là bản loại dầm, tảI trọng chỉ truyền theo phương cạnh ngắn(phương

l1).Do đó khi tính toán ta có thể tưởng tượng cắt ra 1 dảI bản có chiều rộng

1m.theo phương ngắn để xác định nội lực và tính toán cốt thép chịu lực đặttheo phương l1.Phương l2 sẽ là cốt thép phân bố.

Tải trọng tác dụng lên bản gồm có trọng lượng bản thân và các lớp phủgọi là:g và tảI trọng sử dụng(hoạt tải) gọi là :

Dải bản làm việc như 1 dầm liên tục có các gối tựa là các dầm phụ

Bảng 2 Tĩnh tải sàn tầng 1(Phòng vệ sinh)

Stt Lớp vật liệu γ

Hệ số vượt tải gtt

Cấu tạo các tường như sau:

Tường ngăn giữa các phòng chức năng dày 110mm, tường bao chu vinhà dày 220mm, tường tầng hầm dùng tường dày 300mm

 Trọng lượng tường ngăn trên dầm quy về tải trọng tác dụng trên 1 m dài

 Trọng lượng tường ngăn trên các ô bản tính theo tổng tải trọng của cáctường trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của côngtrình, quy về lực phân bốđều trên 1m2 sàn

Chiều cao tường được xác định:ht= H-hd, s

Trong đó:ht - chiều cao tường

H - chiều cao tầng nhà

hd, s- chiều cao dầm, hoặc sàn trên tường tương ứng

 Mỗi bức tường cộng thêm 3cm vữa trát 2 bên

 Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, ta phải trừđi phần trọng lượng docửa đi, cửa sổ chiếm chỗ Đểđơn giản tính toán kết quả tải trọng được nhânvới 0, 8 (trừđi 20% trọng lượng cửa)

Bảng 3.Trọng lượng tường tác dụng trên sàn

2-11 tường

ngăn

gạch 13, 5 0.11 18 4, 42 118, 15 1, 1 130

120, 3137, 5 0, 94 1, 07 vữa trát 13, 5 0, 03 18 4, 42 32, 2 1, 3 41, 86

Tổng tĩnh tải tác dụng lên 1m2 sàn của dải bản (phòng dịch vụ+hànhlang):g=1, 07+3, 69=4, 76kN/m2=476kG/m2

1.2 Hoạttải sàn.

Hoạt tai tính toán:Ps= γ f , p P c

Theo TCVN 2737 thì tải trọng tác dụng lên sàn tầng 1 được xác định nhu trong bảng

Bảng 4 Hoạt tải sàn tầng 1

Tên ô bản P c (KG/m 2 ) n P tt (KG/m 2 )

1.3.Xác định nội lực:

Quan niệm tính toán: Do các ô bản loại 2 cũng được đổ toàn khối cùngvới các ô bản khác, và chúng được kê lên hệ dầm Các dầm này cóđộ cứnglớn hơn bản do vậy ta coi các bản này nhưđược ngàm cứng 2 đầu

Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn l1

Bản sàn được tính toán theo sơđồ khớp dẻo, nhịp tính toán lấy theo mépgối tựa

Đối với nhịp biên:

L0b=L1-bdp

Trong đó:

q= g+p=476+480=956kG/m

L0b:Là nhịp tính toán của nhịp biên

L0:Là nhịp tính toán của nhịp giữa

L1:Là chiều dài cạnh ngắn của ô bản

Bdp:Là chiều rộng của dầm phụ

t: Làđộ sâu ngàm vào dầm biên của bản sàn

/11q.l0b 2

/11q.l0b 2

/16q.l0 2

/16q.l0 2

/16q.l0 2

/16q.l0 2

BiÓu §å Bao M« Men Cña B¶n Sµn

- Mô men dương tại giữa nhịp là :

M2=q l 0 b2

11

Đối với các ô bản của phòng dịch vụ: l=l1-bdp=200-20=180 cm

Đối với các ô bản của hành lang thì:l=l1’-bdp=210-200=190 cm

Tính toán theo sơđồ chất tải như trên ta cóđược nội lực như sau:

+ Cốt thép chịu momen âm :

Thép chọn là8 lấy chiều dày bảo vệ là 1, 5cm  a0 = 1, 8cm

μ %= F a

b h0=

1 , 58

100 7,2=0,2 %>μmin=0,1 %Dùng thép 8 có fa = 0, 283 cm2 Khoảng cách :

a= b f a

F a =

100 0 , 283

1 ,58 =180 ,9 cm

Bố trí6a180 dưới dạng cốt mũ dời

+ Mômen dương có giá trị nhỏ hơn, ta đặt 6a180là hợp lý

+ Cốt phân bốđặt vuông góc với cốt chịu lực đặt 6a250

*Đối với ô giữa:

+ Cốt thép chịu momen âm :

Thép chọn là6 lấy chiều dày bảo vệ là 1, 5cm  a0 = 1, 8cm

+ Cốt phân bốđặt vuông góc với cốt chịu lực đặt 6a250

Thép bố trí cho các ô bản sàn được thể hiện chi tiết trên bản vẽ KC-03

PHẦN 2:TÍNHTOÁNDẦMPHỤ.

1 Sơđồ tính:

- Dầm phụ là dầm liên tục 3 nhịp được gối lên dầm chính

- Dầm được ngàm 2 đầu vào dầm chính

-Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải trọng phân bốđều bao gồm:Trọnglượng bản thân dầm, trọng lượng bản sàn và các lớp phủ, lớp trat, hoạt tải sửdụng

- Các nhịp tính toán của dầm phụ là khoảng cách giữa 2 mép tiết diệndầm chính:

Q B P=Q C T=Q C P=0,5qd l g=0,5 2187 , 7 8 ,15=8914 , 87 (kG)

- Tính toán mô men:

Sau khi tổ hợp nội lực và phân phối mô men người ta xác định được:Tung độ nhánh dương cuả biểu đồ bao mô men:

Mmax= β1.q.l2 = β1 145312, 5

Tung độ nhánh min của biểu đồ bao mômen:

Mmin= β2.q.l2 = β2 145312, 5

Cña M max Cña M min Cña M max Cña M minNhÞp biªn

346,4

122,3 122,3 138,6

Hình 6: Biểu đồ lực cắt của dầm phụ

b) Với mômen dương:

Tính toán theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén (hc = 10cm)

- ở nhịp giữa, giả thiết a = 3cm => h0 = 42cm

- ở nhịp biên, giả thiết a = 3cm => h0 = 42cm

5 Chọn và bố trí cốt thép dọc:

- Chọn lớp bảo vệ cốt thép là: ab = 2cm

- Phương án chọn cốt thép cho các tiết diện chính của dầm:

6 Kiểm tra kích thước tiết diện:

- Theo lực cắt: Kiểm tra điều kiện hạn chế:

và các gối giữa 8914, 87 4327 28, 7 15 64, 25 15

Đối với đoạn giữa dầm thì cốt đai được đặt theo cấu tao:

U CT=min(3 h4 ;50 cm) =30 cm.

- Kiểm tra điều kiện bố trí cốt xiên:

+) Đối với đoạn đầu dầm có: q d=

PHẦN 4:TÍNH TOÁNSÀNTẦNG 1 PHƯƠNGÁN 2

I TẢITRỌNGTÁCDỤNGLÊNSÀNGỒMCÓ:

1.1Tĩnh tải:

Được xác định dựa trên cấu tạo cụ thể của các lớp sàn

Ta tinh cho ô bản sàn tầng 1 va bố trí thép cho ô bản sàn tâng 1:

a

c

tha sè 1

cÇ

u tha sè 2

Bản sàn được liên kết ngàm cứng tại các đầu biên với dầm phụ

Theo sơ bô ta chọn kich thước tiết diện:

Chọn kích thước côt biên là:600x600 cm

Chọn kích thước cột giữa là:600x800cm

Cấu tạo các tường như sau:

Tường ngăn giữa các phòng chức năng dày 110mm, tường bao chu vinhà dày 220mm, tường tầng hầm dùng tường BTCT dày 300mm

Trọng lượng tường ngăn trên dầm quy về tải trọng tác dụng trên 1 m dài

 Trọng lượng tường ngăn trên các ô bản tính theo tổng tải trọng của cáctường trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của côngtrình, quy về lực phân bốđều trên 1m2 sàn

Chiều cao tường được xác định:ht= H-hd, s

Trong đó:ht - chiều cao tường

H - chiều cao tầng nhà

hd, s- chiều cao dầm, hoặc sàn trên tường tương ứng

 Mỗi bức tường cộng thêm 3cm vữa trát 2 bên

 Ngoài ra khi tính trọng lượng tường, ta phải trừđi phần trọng lượng docửa đi, cửa sổ chiếm chỗ Đểđơn giản tính toán kết quả tải trọng được nhânvới 0, 8 (trừđi 20% trọng lượng cửa)

Bảng7 Trọng lượng tường tác dụng trên sàn

5 0, 03 18 4, 42 32, 2 1, 3 41, 86

Để an toàn trong tính toán ta lấy trọng tĩnh tải của sàn tầng 1 bao gồm cả

trọng lượng bản thân của tường trên các tầng trên

Tổng tĩnh tải tác dụng lên 1m2 sàn của dải bản (phòng dịch vụ+hành

lang):g=1, 07+6, 8=7, 87kN/m2=787kG/m2

1.2 Hoạttải sàn.

Hoạt tai tính toán:Ps= γ f , p P c

Theo TCVN 2737 thì tải trọng tác dụng lên sàn tầng 1được xác định nhu

trong bảng

Bảng 8 Hoạt tải sàn tầng 1

Tên ô bản Pc(KG/m2) n Ps(KG/m2)(Phòng dịch vụ, hành lang) 400 1, 2 480

1.3.Xác định nội lực:

Quan niệm tính toán: Do các ô bản loại 2 cũng được đổ toàn khối cùngvới các ô bản khác, và chúng được kê lên hệ dầm Các dầm này cóđộcứng lớn hơn bản do vậy ta coi các bản này nhưđược ngàm cứng 2 đầu.Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn

Căn cứ vào kích thước của các ô bản và quan niệmvề sơđồ tính toán ta phân

a Trường hợp

l2

l1 ¿ 2.Tính toán cho ô bản loại bản kê 4 cạnh:

Nguyên lý tính toán chung là cắt ra 1 dải bản rộng 1m

Cắt dải bản rộng 1m theo phương tính toán Xác định nội lực trong các dảibảntheo sơđồđàn hồi có kểđến tính liên tục của các ô bản

- m11 và mi1 là các hệ sốđể xác định mô men nhịp thep phương l1

- m12 và mi2 là các hệ sốđể xác định mô men nhịp thep phương l2

- ki1 và ki2 là các hệ sốđể xác định mô men nhịp thep phương l1 và l2.-m11 và m12 tra theo sơđồ 1 - Bảng (1-19)sách “sổ tay kết cấu côngtrình.Bùi Mạnh Hùng”

- mi1 và mi2, ki1 và ki2được tra theo sơđồ 9 - Bảng (1-19)sách “sổ tay kếtcấu công trình”

P = (p+g).l1.l2

Bảng 10.Kết quả tính toán nội lực cho các ô bản

Tên ô

bản l1(m)

l2(m

) gttkG/m2 Ptt kG/cm2 P (kG) P' (kG) P'' (kG) m11 m12 m91 m92 K91 K92 M1 M2 MA MB Ô1 6 8.4 787 480 63856.8 12096.0 51760.8 0.0469 0.024 0.021 0.0107 0.0373 0.024 1654.28 844.14 2381.86 1532.56 Ô5 4.2 6 787 480 31928.4 6048.0 25880.4 0.0473 0.0217 0.0209 0.0103 0.043 0.023 826.97 397.81 1372.92 734.35 Ô7 3 3.3 787 480 12543.3 2376.0 10167.3 0.0399 0.033 0.0194 0.0161 0.045 0.0372 292.05 242.10 564.45 466.61

Tính toán cốt thép theo trường hợp cấu kiện chịu uốn tiết diện hình chữ nhật

b  h =(100  hb) cm

Chiều cao làm việc của bản:ho= h-a

ho - phụ thuộc vào phương cạnh dài hay cạnh ngắn

Do ô bản có 2 cạnh không bằng nhau nên lớp thép theo cạnh ngắn đặt trướcchọn lớp dưới a0=1, 5 cm, ho1=20-1, 5 = 18, 5 cm

Theo phương cạnh dài cốt thép được đặt trên, do đó:

+Kết quả kiểm tra thoả mãn: min% < % <max%

Trong đó: min% = 0, 1%; max% = 0, 9%

+Bố trí cốt thép :

-Trường hợp cốt thép tính ra nhỏ, ta bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo:

- Chọn đường kính và khoảng cách phải tuân thủ theo qui phạm KC BTCT

+đường kính cốt thép bản <

1

10 hb.

+khoảng cách cốt thép chịu lực : a=(7 20) cm

Kết quả tính toán và chọn thép được thể hiện trong bảng:

Bảng11.Bảng tính toán mômen âm theo phương cạnh dài:

Tên ô

bản MII(kGcm)

b (cm) hb (cm)

a (cm)

Ô5 73435 100 20 2.5 17.5 0.0218 0.989 2.020  8a200 Fa = 2, 5 cm2

 6 a200 Fa =1, 41 cm2

Bảng12.Bảng tính toán mômen âm theo phương cạnh ngắn:

Bảng13.Bảng tính toán mômen dương theo phương cạnh dài:

 6a200 Fa =1, 41cm2

 6 a200 Fa=1, 41cm2

Bảng14.Bảng tính toán mômen dương theo phương cạnh ngắn:

bản ) b (cm) hb (cm) a (cm) ho (cm) A g (cm2) Chọn thép Fa (cm2)Ô1 165428 100 20 1.5 18.5 0.0439 0.978 4.356  10a180Fa = 4, 63cm2 Ô5 82697 100 20 1.5 18.5 0.0220 0.989 2.153  8 a200 Fa = 2, 5 cm2 Ô7 2925 100 20 1.5 18.5 0.0008 1.000 0.075  6 a200 Fa =1, 41cm2

b Trường hợp

2

l1 ¿ 2.Tính toán cho ô bản loại dầm:

Quan niệm tính toán: Do các ô bản loại 2 cũng được đổ toàn khối cùng với các ôbản khác, và chúng được kê lên hệ dầm Các dầm này cóđộ cứng lớn hơn bản dovậy ta coi các bản này nhưđược ngàm cứng 2 đầu

- Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn

Sơđồ tính toán ô bản như hình vẽ:

M2=q l2

12

Bảng15.Bảng tính toán nội lực của ô bản loại dầm:

Cốt thép chịu momen âm :

Tính toán cốt thép theo trường hợp cấu kiện chịu uốn tiết diện hình chữ nhật

+Kết quả kiểm tra thoả mãn: min% < % <max%

Trong đó: min% = 0, 1%; max% = 0, 9%

+Bố trí cốt thép :

-Trường hợp cốt thép tính ra nhỏ, ta bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo:

- Chọn đường kính và khoảng cách phải tuân thủ theo qui phạm KC BTCT

+đường kính cốt thép bản <

1

10 hb.

+khoảng cách cốt thép chịu lực : a=(7 20) cm

Kết quả tính toán và chọn thép được thể hiện trong bảng:

Bảng16.Bảng tính toán mômen dương theo phương cạnh ngắn:

ho

Fa (cm2) Chọn thép Fa (cm2)

hb (cm)

a

Fa (cm2) Chọn thép Fa (cm2)

0.036

3 0.981 3.589

10 a200Fa = 3, 92cm2

0.012

4 0.994 1.206

 6 a200Fa =1, 41 cm2

0.012

4 0.994 1.206

 8a200 Fa =1, 41 cm2

0.016

2 0.992 1.578

 6 a180 Fa = 1, 57cm2

0.007

2 0.996 0.698  6 a200Fa =1, 41cm2

Bố trí6a200 dưới dạng cốt mũ dời

+ Mômen dương có giá trị nhỏ hơn, ta đặt 6a200 là hợp lý

+ Cốt phân bốđặt vuông góc với cốt chịu lực đặt 6a250