Thiết kế chung cư cao cấp ngọc lan

Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái Chọn chiều dày bản Chọn chiều dày bản theo công thức: m = 30 ÷ 35 – đối với bản một phương.. Được tính toán cụthể trong bảng 4.6 Bảng 4.

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC

MÁI

IV.1 CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI:

Hồ nước mái có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ nước sinh hoạtcho tòa nhà và phục vụ cho công tác cứu hỏa Sơ bộ tính nhu cầudùng nước của chung cư như sau: Cứ một người một ngày đêmdùng 200l, chung cư có 16 tầng, mổi tầng có 8 căn hộ, mổi cănhộ có khoảng 5 người Do đó lượng nước yêu cầu mổi ngày cầncấp cho chung cư là:

Dựa vào nhu cầu sử dụng đó ta bố trí 2 hồ nước mái giốngnhau trên sân thượng (xem bản vẽ mặt bằng mái) Kích thước hồnước mái được thể hiện cụ thể trên hình 4.1 Thể tích 1 hồ nướcmái là:

B 2

D1(200x400)

S1 7600

Hình 4.3: Mặt cắt dọc hồ nước mái

`1 Tải trọng tác dụng

a Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái

Chọn chiều dày bản

Chọn chiều dày bản theo công thức:

m = 30 ÷ 35 – đối với bản một phương

m = 40 ÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh

l – nhịp cạnh ngắn của ô bản

Do đó chiều dày ô bản được sơ bộ xác định theo bảng 4.4

Bảng 4.4: chiều dày ô bản

b Xác định sơ bộ kích thước dầm

Dựa theo công thức tính ở mục 2.1.1

Bảng 4.5: Xác định tiết diện dầm

c Xác định tiết diện cột

Chọn sơ bộ tiết diện cột: Cột C1: 30x30

2 Xác định tải trọng

a Bản nắp

+Tĩnh tải

Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo Được tính toán cụthể trong bảng 4.6

Bảng 4.6: Xác định tĩnh tải

STT Các lớpcấu tạo

sàn

Chiề

u dàyi(mm)

i

(daN/m3)

gtc

gtt(daN/m2)

Gồm trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy

Bảng 4.7: Trọng lượng các lớp cấu tạo bản đáy

STT Các lớp cấu tạo

Chie

àu dày

i

(mm)

c Bản thành

+ Hoạt tải do gió

Theo tài liệu [2] tải trọng gió được xác định theo công thức

c - Hệ số khí động lấy theo bảng 6 theo tài liệu [2]

Công trình được xây dựng ở Thành Phố Hồ Chí Minh thuộcvùng II.A

Do đó:

Công trình được xây dựng tại nơi tương đối trống trải,có mộtsố vật cản thưa thớt cao không quá 10m (dạng địa hình B), tạiđộ cao z = 57,7 m

k = 1,371Theo bảng 6 tài liệu [2] hệ số khí động c:

Vậy:

+ Hoạt tải do áp lực nước:

d s

h

Do đó bản nắp có sơ đồ tính 2 cạnh liên kết ngàm với dầmnắp và tựa đơn trên bản thành hồ nước mái thuộc loại ôbản số 9 trong 11 loại ô bản xem hình 4.9

Hình 4.9: Sơ đồ tính bản nắp

+ Xác định nội lực

Giả thiết tính toán:

- Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnhhưởng của ô bản bên cạnh

- Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi

- Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn vàcạnh dài để tính toán

Nhịp tính toán là khoảng cách giữõa hai trục dầm

MI = k91.P = 0,045x6374,4 = 286,8 (daN.m)Theo phương cạnh dài:

Moment tại nhịp:

M2 = m92.P = 0,0161x6374,4= 102,6 (daN.m)Moment tại gối:

MII = k92.P = 0,0372x6374,4= 237,1 (daN.m)

k91, k92, m91, m92 là các hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỉ sốld/ln và loại ô bản (ô số 9)

Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn

Bảng 4.10: Đặc trưng của vật liệu sử dụng tính toán

Giả thiết tính toán:

 a1 = 1,5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo 2phương đến mép bê tông chịu kéo

 ho : Chiều cao có ích của tiết diện

ho = hs – a1 = 8 – 1,5 = 6,5 cm

 Bề rộng tính toán của dãûi bản b =100 cm

Đặc trưng vật liệu theo bảng 4.10, công thức tính toán vàkiểm tra hàm lượng thép  tương tự như ở mục 2.3.1.c Kết quảtính toán được trình bày trong bảng 4.11

Bảng 4.11: Bảng tính toán cốt thép bản nắp

a(mm)

Aschọn(cm2)

Chọn As gia cường  1,2(As cắt)

Theo phương cạnh ngắn:

Bản thành có tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn luôn lớn hơn 2 Theo phương cạnh ngắn của hồ nước mái:

ld/ln = 7,6/2,4 = 3,17Theo phương cạnh dài của hồ nước mái:

ld/ln = 8,4/2,4 = 3,5

Do đó bản thành thuộc bản loại dầm

Sơ đồ tải trọng tác dụng vào bản thành được trình bày tronghình 4.12

Hình 4.12

Sơ đồ tải trọng tác

dụnglên bản thành

Do đó trường hợp tải bất lợi là phía có gió hút, dùng tải trọngnày để xác định nội lực trong bản thành

Hình 4.13b: Biểu đồ moment do gió và áp lực nước gây ra.

Giá trị Momen bản thành

Áp lực

Aschọn(cm2)

e Kiểm tra nứt bản thành (theo trạng thái giới hạn 2)

Theo tài liệu [3], ta có:

3 s 20(3,5 100 )

acrc - Bề rộng khe nứt

 = 1 - Cấu kiện chịu uốn

l

 = 1,2 - Hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn

 = 1,3 - Hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép (đối với thép tròn trơn)

Es - Mođun đàn hồi của thép ( Es = 2.1x104 MPa)

d - Đường kính cốt thép chịu lực

 - Hàm lượng cốt thép

.

s s

01

2

f f

f

h h

Bê tông nặng có B25, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 4.14’: Bảng kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành

M



mm)

Xét liên kết giữa dầm với sàn theo tỉ số giữa chiều caodầm và sàn:

Do hd = 700, 500 và hs =140

hd/hs >3 : Do đó bản đáy liên kết ngàm với dầm

Ô bản thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Sơ đố tính xem hình 4.15

Hình 4.15: Sơ đồ tính bản đáy

3800

b Xác định nội lưc

Giả thiết tính toán:

-Ô bản được tính toán như ô bản đơn, không xét đến sự ảnhhưởng của ô bản bên cạnh

-Ô bản đươc tính theo sơ đồ đàn hồi

-Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn vàcạnh dài để tính toán

Nhịp tính toán là khoảng cách giũa hai trục dầm

Ta có:

P = qbđ ld.ln = 3265,1x4,2x3,8 = 52111 (daN)

Theo phương cạnh ngắn:

Moment tại nhịp:

M1 = m91.P = 0,0187x52111 = 974,4 (daNm)Moment tại gối:

MI = k91.P = 0,0437x52111 = 2279,1 (daNm)Theo phương cạnh dài:

Moment tại nhịp:

M2 = m62.P = 0,0171x52111 = 891,8 (daNm)Moment tại gối:

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 4.16

Bảng 4.16a: Tính toán cốt thép bản đáy

a(mm)

As chọn(cm2)

e Kiểm tra nứt bản đáy (theo trạng thái giới hạn 2)

Theo tài liệu [3], ta có:

3 s 20(3,5 100 )

acrc - Bề rộng khe nứt

 = 1 - Cấu kiện chịu uốn

l

 = 1,2 - Hệ số kể đến tác dụng tải trọng dài hạn

 = 1,3 - Hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép (đối với thép tròn trơn).

Es - Mođun đàn hồi của thép ( Es = 2.1x104 MPa)

d - Đường kính cốt thép chịu lực

 - Hàm lượng cốt thép

.

s s

01

2

f f

f

h h

A

b h

 

Bê tông nặng có B25, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 4.16b: Bảng kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành

M



mm)

As

)

acrc(mm)

Vậy acrc = 0,18 mm < 0,2 mm  Thỏa

4 Dầm nắp và dầm đáy

a Xác đinh tải trọng

Tải trọng từ bản nắp (bản đáy) truyền vào dầm nắp (dầmđáy)

Tải trọng này được truyền theo qui luật tải tam giác và tảihình thang Các tải trọng này được qui đổi về tải trọng tươngđương phân bố đều lên dầm theo các công thức sau:

Tải tương đương qui đổi từ tải tam giác:

qtđ = .q B

85Tải tương đương qui đổi từ tải hình thang:

qtđ = qB(1 2 2 3)



B - bề rộng nhận tải từ ô bản truyền vào dầm xem sơ đồtruyền tải tam giác, hình thang vào dầm nắp và dầm đáy

ld - cạnh dài của ô bản

q - tải trọng từ ô bản truyền vào

Nếu một nhịp dầm có  2 dạng tải tam giác hoặc hình thangbằng nhau thì công thức tính tải tương đương qui đổi sẽ là:

Hình 4.17: Nhịp có nhiều tải tam giác bằng nhau

Hình 4.18: nhịp có nhiều tải hình thang bằng nhau

Hình 4.19 và 4.20 là sơ đồ truyền tải tam giác hình thang vào dầmnắp và dầm đáy

Hình 4.19: Sơ đồ truyền tải vào dầm nắp

Hình 4.20: Sơ đồ truyền tải vào dầm đáy

Bảng 4.21: Xác định tải tương đương qui đổi từ tải tam giác

Lọai dầm (daN/mq

ld

tđ(daN/m)

Hình 4.22: Sơ đồ tính hệ dầm nắp D1, D2, D3, D4 và dầm đáy D5,

D6, D7, D8

c Tính nội lực

Dùng phần mềm tính kết cấu Sap 2000 để xác định nội lực

Hình 4.22: Biểu đồ Momen dầm nắp.

Hình 4.23: Biểu đồ lực cắt dầm nắp.

Hình 4.24: Biểu đồ Momen dầm đáy.

Hình 4.25: Biểu đồ lực cắt dầm đáy.

Bảng 4.26: Bảng nội lực của dầm nắp và dầm đáy của hồ

b’f = bd + 2C1Trong đó:

bd – bề rộng dầm tính toán;

giá trị bé nhất trong các giá trị:

h’f - bề dày bản nắp (bản đáy)

 b’f = 20 + 2x70 = 160 (cm)

Xác định vị trí trục trung hòa bằng cách tính Mf:

Mf = Rb.b’f.h’f.(ho – 0,5h’f)Nếu M  Mf, trục trung hòa đi qua cánh tính toán với tiết diệnchữ nhật lớn b’fxh

Nếu M > Mf, trục trung hòa qua sườn tính cốt thép trong trườnghợp này theo tiết diện chữ T

Phần tiết diện chịu moment âm:

Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua Tiến diện tínhtoán là bxh

Giả thiết tính toán:

a – khoảng cánh từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tôngchịu kéo;

Dầm nắp: a = 2 cm Dầm đáy: a = 3 cm

ho – chiều cao có ích của tiết diện ho = h – a

Dầm nắp: ho = 40 - 2 = 38 cmDầm đáy D3, D4: ho = 50 – 3 = 47 cmDầm đáy D5, D6: ho = 70 – 3 = 67 cm

Bảng 4.29: Bảng tính toán cốt thép dầm nắp D1, D2 và dầm

đáy D5, D6

Bảng 4.30: Bảng tính toán cốt thép dầm nắp D3, D4 và dầm

đáy D7, D8

+ Cốt đai

Kiểm tra điều kiện để tính cốt đai:

Nếu Q  Qo = 0,5.b4.Rbt.b.ho  Không cần tính cốt đai

Nếu Q > Qo = 0,5.b4.Rbt.b.ho  Cần phải tính tốn cốt đai.

Ta có:

Đối với dầm nắp D1, D2:

Qo = 0,5x1,5x10,5x20x38 = 5985 (daN)

Qmax = 17857 (daN) > Qo

 Dầm D1, D2 cần tính toán cốt đai

Đối với dầm nắp D3, D4:

Qo = 0,5x1,5x10,5x20x47 = 7402,5 (daN)Qmax = 16889 (daN) > Qo

 Dầm D3, D4 cần tính toán cốt đai

Đối với dầm đáy D5, D6:

Qo = 0,5x1,5x10,5x20x47 = 7402,5 daNQmax = 128587 (daN) > Qo

 Dầm D5, D6 cần phải tính toán cốt đai

Đối với dầm đáy D7, D8:

Qo = 0,5x1,5x10,5x30x67 = 15828,8 daNQmax = 11790 (daN) > Qo

 Dầm D7, D8 cần phải tính toán cốt đai

* Tính toán và bố trí cốt đai

Tính cốt đai theo các công thức sau:

Nếu C* > 2ho  C = C* và Co = 2ho

Nếu 2ho  C* > ho  C = C* và Co = C*

Nếu C* < ho  C = ho và Co = C*

b b

M Q C

sw

o

Qb q

h



�Chọn qsw = max (qsw1, qsw2)

Khoảng cách cốt đai theo tính toán:

q



Phần tính toán cốt đai các dầm được trình bày trong bảng sau.

Bảng 4.31: Bảng tính toán cốt đai

Cốt đaitại1/4 đầunhịp

Cốt đaitại2/4giữanhịp

Vậy cốt đai cần bố trí là:

 Dầm D1: Tại 1/4 đầu dầm: 6a150

Tại 2/4 giữa dầm: 6a300

 Dầm D2: Tại 1/4 đầu dầm: 6a150

Tại 2/4 giữa dầm: 6a300

 Dầm D3: Tại 1/4 đầu dầm: 8a120

Tại 2/4 giữa dầm: 8a300

 Dầm D4: Tại 1/4 đầu dầm: 8a90

Tại 2/4 giữa dầm: 8a300

 Dầm D5: Tại 1/4 đầu dầm: 8a140

Tại 2/4 giữa dầm: 8a300

 Dầm D6: Tại 1/4 đầu dầm: 8a150

Tại 2/4 giữa dầm: a300

Bảng tính toán cốt đai dầm đáy D3, D4, D5, D6 được trình bày

trong bảng 4.31

Ở vị trí dầm D3 kê lên dầm D6 và dầm D4 kê lên D5 có lựctập trung(chính là V3, V4) Phải bố trí cốt treo để gia cường chodầm D6, D5, công thức tính toán cốt treo được trình bày dướiđây:

Diện tích cốt vai bò cần thiết:

Atr =

s

V R

V - Lực tập trung tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính

Rs – Cường độ thép làm cốt treo

Dùng cốt treo , 2 thanh thì số đai cần thiết là:

Dầm D7, D8 dùng cốt vai bò AIII, còn dầm D3, D4 dùng thépvai bò AII

Kết quả tính cốt treo trình bày trong bảng 4.32

Thép chọn As bố trí(cm2)

Bảng 4.32: Tính toán cốt treo.

IV.3 TÍNH TOÁN CỘT HỒ NƯỚC MÁI

Cột hồ nước mái chủ yếu là chịu nén, do tải trong ngangquá nhỏ.Nên ta chỉ xác định lực nén tác dụng xuống châncột và tính thép cột theo cấu kiện chịu nén đúng tâm làđủ

a Tải trọng

-Trọng lượng bản thân cột truyền xuống chân cột:

Cột C1(30x30): GC1 = 0,3x0,3x3,4x2500x1,1 = 841,5 (daN)

-Trọng lượng hồ nước truyền vào chân cột:

Dựa vào mặt bằng kiến trúc thì cột C1 nhận 1/4 khối lượnghồ nước Ta tính khối lượng của hồ nước như sau:

oKhối lượng bản nắp + hoạt tải, bản đáy + nước đổ đầy bể:

G1 = 399,4 + 3265,1 = 3664,5 (daN)oKhối lượng bản thành:

G2 = 499,9(8,4+7,6)2=15996,8 (daN)oKhối lượng của các dầm là:

-Trọng lượng bản thân dầm

G3 = (0,2x0,4x7,6x2500 + 0,2x0,4x8,4x2500 + 0,2x0,5x7,6x2500x2 + 0,2x0,5x8,4x2500x2 + 0,3x0,7x7,6x2500 + 0,3x0,7x8,4x2500 + 0,3x0,8x7,6x2500x2 + 0,3x0,8x8,4x2500x2)1,1 =

42680 (daN)

Vậy lực nén lớn nhất ở chân cột:

Cột C1: N = 841,5 + (3664,5 + 15996,8 + 42680)/4 = 16426,8(daN)

b Tính toán cốt thép

Cốt thép cột được tính theo cấu kiện chịu nén đúng tâm với:

N = 16426,8 (daN)Điều kiện liên kết 2 đầu cột: lo = .l = 0,7x1 = 0,7 (m)

Cột có tiết diện hình vuông: rmin = 0,288.b = 0,288x0,3 = 0,0864(m)

Tính độ mảnh:

min

0,7

8,10,0864

o

l r

 Bỏ qua uồn dọc chọn  = 1

Cột C1: Bố trí 4

IV.4 BỐ TRÍ CỐT THÉP

Bố trí cốt thép xem bản vẽ KC 03/7