Thiết kế chung cư hoàn cầu q bình thạnh TPHCM

Song song đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

CHUNG CƯ HOÀN CẦU

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KẾT CẤU (70%)

Th.S KHỔNG TRỌNG TOÀN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NỀN MÓNG (30%)

Th.S KHỔNG TRỌNG TOÀN

SINH VIÊN THỰC HIỆN LÊ THANH TÙNG LỚP : 06DXD2 MSSV : 106104107

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể các thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM Đặc biệt các thầy cô trong khoa Xây Dựng đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập tại trường, đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức quý giá cho

em

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được sự truyền đạt kiến thức, chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn Với tất cả tấm lòng biết ơn

sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy KHỔNG TRỌNG TOÀN, người đã

hướng dẫn chính cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Một lần nữa xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô, gửi lời cảm ơn đến tất cả người thân, gia đình, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó cùng học tập giúp đỡ em trong suốt thời gian học, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I

4 Hệ thống kỹ thuật chính trong công trình 4

5 Đặc điểm khí hậu – khí tượng – thủy văn tại Tp HCM 6

2.4 Bố trí cốt thép sàn tầng điển hình 25

CHƯƠNG 3

3.2 Xác định tải trọng tác dụng lên cầu thang 27

CHƯƠNG 4

4.2 Tính toán các cấu kiện của hồ nước mái 38

CHƯƠNG 5

XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG DAO ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH

5.3 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào công trình 68

CHƯƠNG 6

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN

6.3 Xác định giá trị tải trọng tác động lên công trình 84 6.4 Xác định nội lực công trình (khung không gian) 85 6.5 Tính toán cốt thép cho cột khung trục 3 86 6.6 Tính toán cốt thép cho dầm khung trục 3 101

7.1 Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn 128

CHƯƠNG 8

8.1 Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng 134 8.2 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài đơn (móng 3A) 134 8.3 Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài bè (móng khu vực

CHƯƠNG 9

9.2 Thiết kế móng cọc ép đài đơn (móng 3A) 168

9.3 Thiết kế móng cọc ép đài bè (móng khu vực

PHẦN IV

CHƯƠNG 10

TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

ỨNG LỰC TRƯỚC, CĂNG SAU TẠI CÔNG TRƯỜNG

10.1 Đại cương bê tông cốt thép ứng lực trước 198 10.2 Các phương pháp gây ứng lực trước 200 10.3 Lựa chọn phương pháp tính toán sàn phẳng 203 10.4 Phương pháp giải tích (phương pháp khung tương đương) 204 10.5 Ký hiệu và đơn vị theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 212 10.6 Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước theo phương pháp giải tích 214 10.7 Phân tích dải 2 bằng phần mềm ADAP_PT 8.0.0 241 10.8 Phân tích các dải còn lại bằng phần mềm ADAP_PT 8.0.0 255 10.9 Bố trí thép ứng lực trước (cáp) và thép không ứng lực trước

10.11 Một số hình ảnh minh họa về cáp không bám dính

và cách căng cáp tại công trường 262

PHẦN I

KIẾN TRÚC

MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1 Mục đích, yêu cầu của sự đầu tư

Trong những năm gần đây, dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất

Bên cạnh đó, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở, đã mở ra một triển vọng thật nhiều hứa hẹn đối với việc đầu tư xây dựng các cao ốc dùng làm văn phòng làm việc, các khách sạn cao tầng, các chung cư cao tầng… với chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao của mọi người dân

Có thể nói sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc trong Thành phố không những đáp ứng được nhu cầu cấp bách về cơ sở hạ tầng mà còn góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới cho Thành phố

Song song đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng thông qua việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại, công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, các phương pháp thi công hiện đại của nước ngoài…

Nhằm mục đích giải quyết các yêu cầu và mục đích trên, Công trình chung cư cao

cấp HOÀN CẦU được thiết kế và xây dựng là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ

tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc., một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho một cộng đồng dân cư sống trong đó, với giá cả đúng như chất lượng phục phụ đảm bảo cho đời sống ngày càng đi lên của một tầng lớp dân cư có thu nhập cao

2 Địa điểm xây dựng

Nằm tại quận Bình Thạnh, công trình ở vị trí thoáng và đẹp sẽ tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên sự hài hoà, hợp lý và hiện đại cho tổng thể qui hoạch khu dân cư

Công trình nằm trên trục đường giao thông chính nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố trí tổng bình đồ

3 Giải pháp kiến trúc

Kiến trúc của công trình thuộc dạng khu nhà ở cao tầng với hình khối trụ vuông có mặt bằng hình vuông dát cạnh ở 2 tầng dưới lên trên phát triển thành dạng hình chữ thập tạo sự bề thế hoành tráng cho công trình, đảm bảo các yêu cầu phù hợp về công năng, đồng thời hài hoà về kiến trúc mỹ quan đô thị và các yêu cầu về độ an toàn, vệ sinh, ánh sáng… Khu nhà ở đảm bảo yêu cầu về diện tích sử dụng của các phòng, độ thông thoáng, vệ sinh và an toàn khi sử dụng

Diện tích mặt bằng xây dựng là 48m×33.2m (1593,6 m2), diện tích khu đất xây dựng là 62mx60m(3720m2) Xung quanh công trình được bố trí vành đai cây xanh và công viên tạo sự thông thoáng cho công trình Chiều cao toàn bộ công trình là H=61 m Mặt bằng công trình ít thay đổi theo chiều cao tạo sự đơn giản trong kiến trúc Biện pháp lấy sáng tự nhiên cho khu vực hành lang và cầu thang là bố trí giếng trời và mái lấy sáng bằng Polycacbonat trên mái Các căn hộ được bố trí nhiều cửa sổ và vách kính nên ánh sáng tràn ngập trong nhà tạo sự sảng khoái và khỏe mạnh cho người ở

3.1 Chức năng của các tầng

Tầng hầm: Thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ thống kỹ thuật như bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải được bố trí hợp lý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Ngoài ra, tầng ngầm còn có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện như trạm cao thế, hạ thế, phòng quạt gió

Tầng 1-2: Gồm các sảnh đón, các gian hàng mua sắm, các dịch vụ vui chơi giải trí cho các hộ gia đình cũng như nhu cầu chung của khu vực

Tầng 3-17: Bố trí các căn hộ phục vụ nhu cầu ở

Căn hộ đơn nguyên, có 3 loại:

loại A : Diện Tích : 94,5m2

loại B : Diện Tích : 109,8 m2

loại C : Diện Tích : 110,25 m2

Tầng mái bố trí hệ thống bồn nước và các phòng kĩ thuật phục vụ sinh hoạt

cho toàn công trình và hệ thống chống sét

Nhìn chung giải pháp mặt bằng đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các căn hộ bên trong

3.2 Mặt đứng

Sử dụng, khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bởi các lớp đá Granit đen ở các mặt bên, mặt đứng hình thành với sự xen kẽ các lam và đá Granit đen tạo nên sự chắc chắn, ấn tượng và hiện đại cho tòa nhà

3.3 Hệ thống giao thông

a Giao thông đứng

Giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống thang máy và các cầu thang bộ hành nhằm liên hệ giao thông theo phương đứng và thoát hiểm khi có sự cố

Phần diện tích cầu thang bộ được thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra Cầu thang máy này được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 30m để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố

Giải pháp lưu thông theo phương ngang trong mỗi tầng là hệ thống hành lang giữa bao quanh khu vực thang đứng nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu

thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ Ngoài ra còn có sảnh, hiên dùng làm mối liên hệ giao thông giữa các phòng trong một căn hộ

Bên cạnh đó, tòa nhà còn sử dụng hệ thống các giếng trời, mái lấy sáng nhằm thông gió, chiếu sáng cho từng tầng trong toàn bộ công trình

4 Hệ thống kỹ thuật chính trong công trình

4.1 Điện

Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện Thành Phố và máy phát điện riêng có công suất 150KVA(kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt dưới tầng trệt để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng đến sinh hoạt) Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện: hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80 A được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ)

4.2 Hệ thống cung cấp nước

Công trình sử dụng nguồn nước từ hai nguồn: nước ngầm và nước máy Tất cả được chứa trong bể nước ngầm và đặt ở tầng hầm Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính

Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp Giant Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hoả chính được bố trí ở mỗi tầng

4.3 Hệ thống thoát nước

Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy (bề mặt mái được tạo dốc) và chảy vào các ống thoát nước mưa ( =140mm) đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng

Nước sinh hoạt và nước mưa được tập trung ở các rãnh, rồi dẫn xuống đất theo các đường ống kỹ thuật đi vào các cống rãnh, hố ga nội bộ và sau đó đi ra hệ thống thoát nước khu vực Tất cả hệ thống đều có các điểm để sữa chữa và bảo trì

4.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng

4.4.1.Chiếu sáng

Toàn bộ nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên(thông qua các cửa sổ được lắp đặt bằng kính phản quang ở các mặt của toà nhà) và bằng điện Ơ tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng

4.4.2 Thông gió

Ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên Ơ tầng lững có khoảng trống thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho tầng trệt là nơi có mật độ người tập trung cao nhất Riêng tầng hầm có bố trí thêm các khe thông gió và chiếu sáng

4.4.3 An toàn phòng cháy chữa cháy, chống sét

Ở mỗi tầng đều đượcbố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2) Bể chứa nước trên mái (dung tích khoảng 173m3) khi cần được huy động để tham gia chữa cháy Ngoài ra ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết bị báo cháy (báo nhiệt) tự động

Đây cũng là một vấn đề được quan tâm đặc biệt, vì là một chung cư tập trung khá đông dân cư nên việc phòng cháy chữa cháy rất quan trọng

Công trình có bố trí hệ thống báo cháy tự động Mỗi căn hộ cũng được bố trí hệ thống phòng cháy chữa cháy đầy đủ đạt tiêu chuẩn quốc gia Đảm bảo khả năng có thể dập tắt những đám cháy đơn phương trước khi lan rộng và có sự tham gia của lực lượng chữa cháy

Ngoài ra công trình còn bố trí cột thu lôi chống sét nhằm đảm bảo an toàn cho công trình khi có mưa bão, sấm sét, ……

4.4.4 Hệ thống thoát rác

Rác thải được chứa ở gian rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận đưa rác ra ngoài Kích thước gian rác là 1.5m x 3.6 m Gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm

Có gen thoát rác từ các tầng xuống tầng trệt, nằm giữa hai buồng thang máy,

thuận tiện cho việc lấy rác đi đến bãi xử lý

4.4.5 Thông tin liên lạc

Điện thoại: có mạng lưới điện thoại của Bưu điện Thành Phố Hồ Chí Minh đi đến từng căn hộ, sẵn sàng lắp đặt theo yêu cầu của từng hộ dân cư

Mạng Internet

Cáp truyền hình, ……

5 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn, địa chấn

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trưng của vùng khí hậu miền Đông Nam Bộ, chia thành 2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa:Từ tháng 5 đến tháng 11

Nhiệt độ trung bình: 250C

Nhiệt độ thấp nhất: 200C

Nhiệt độ cao nhất: 300C (khoảng tháng 4)

Lượng mưa trung bình: 274.4 mm

Lượng mưa cao nhất: 638 mm (khoảng tháng 9)

Lượng mưa thấp nhất: 31 mm (khoảng tháng 11)

Độ ẩm trung bình: 84.5%

Độ ẩm cao nhất: 100%

Độ ẩm thấp nhất: 79%

Lượng bốc hơi trung bình: 28 mm/ngày

Lượng bốc hơi thấp nhất: 6.5 mm/ngày

- Mùa khô:

Từ tháng 12 đến tháng 4

Nhiệt độ trung bình: 270C

- Hướng gió:

Hướng gió Tây Nam và Đông Nam với tốc độ trung bình 2.15 m/s Thổi mạnh vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, ngoài ra còn có gió Đông Bắc thổi nhẹ

- Số giờ nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mưa cũng có trên 4 giờ/ngày, vào mùa khô là trên 8 giờ/ngày

- Tần suất lặng gió trung bình hàng năm là 26%, lớn nhất là tháng 8 (34%), nhỏ nhất là tháng 4 (14%) Tốc độ gió trung bình 1.4 – 1.6m/s Hầu như không có gió bão, gió giật và gió xoáy; nếu có xuất hiện thì thường xảy ra vào đầu và cuối mùa mưa (tháng 9)

- Thủy triều tương đối ổn định ít xảy ra hiện tương đột biến về dòng nước Hầu như không có lũ lụt, chỉ ở những vùng ven thỉnh thoảng có ảnh hưởng

- Công trình nằm ở khu vực Quận Bình Thạnh, TP Hồ Chí Minh nên chịu ảnh hưởng chung của khí hậu miền Nam Đây là vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều

- Thời tiết trong năm chia thành hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng năm đến tháng mười một, có gió mùa Đông Nam và Tây Nam Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc

PHẦN II

KẾT CẤU

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC

CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 1.1 PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC

1.1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG

“Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng” Đó

là định nghĩa về nhà cao tầng do Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đưa ra

Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu Tùy thuộc môi trường xung quanh, địa thế xây dựng, tí/nh kinh tế, khả năng thực hiện kỹ thuật,… mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lựa chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất Cụ thể

ở đây là móng cọc

Tổng chiều cao của công trình lớn, do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể Do vậy, đối với các nhà cao hơn 40m thì phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình (B và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn vào việc tăng tính ổn định, chốnglật,chống trượt và độ bền của công trình

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, dao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm Do vậy, khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ, quá trình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng

Như vậy, khi tính toán và thiết kế công trình, đặc biệt là công trình nhà cao tầng thì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng Nó không những ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của công trình mà còn ảnh hưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình

1.1.2 HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA NHÀ CAO TẦNG

Chung cư Hoàn Cầu có chiều cao là 61.8m (so với mặt đất tự nhiên) gồm 18 tầng (1 hầm + 17 lầu) Do đó việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng Dưới đây ta xem xét một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng:

a Hệ khung chịu lực

Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang Cột và dầm trong hệ khung liên kết với nhau tại các nút khung, quan niệm là nút cứng Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng Vì vậy, kết cấu khung chịu lực không thể chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này

b Hệ tường chịu lực

Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực

Trường hợp tường chịu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng Khi đó, vách cứng không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng Số tầng có thể xây dựng được của hệ tường chịu lực đến 40 tầng

Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế:

Gây tốn kém vật liệu;

Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết;

Thi công chậm;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu

c Hệ khung - tường chịu lực

Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực

Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu lực (vách cứng)

Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và

tải trọng ngang với vách cứng, gọi là sơ đồ khung - giằng Sàn cứng là một trong những

kết cấu truyền lực quan trọng trong sơ đồ nhà cao tầng kiểu khung – giằng Để đảm bảo ổn định của cột, khung và truyền được các tải trọng ngang khác nhau sang các hệ vách cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung và vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung – tường chịu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng

1.1.3 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình như sau:

- Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh là vùng hầu như không xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió bão Vì vậy, việc tính toán gió động cho công trình là thật sự cần thiết -

Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu thang, hồ

nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung – tường chịu lực, vì hệ

này có những ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong phạm vi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém, còn vách cứng thì ngược lại, có độ cứng chống cắt tốt nhưng độ cứng chống uốn kém Sự tương tác giữa khung và vách khi chịu lực tải trọng ngang đã tạo ra một hiệu ứng có lợi cho sự làm việc của kết cấu hỗn hợp khung – vách Tuy nhiên, trong hệ kết cấu này các vách cứng chỉ chịu lực trong mặt phẳng Vì vậy, để đảm bảo độ cứng không gian cho công trình, thì phải bố trí các vách cứng theo cả hai phương và được liên kết với nhau tạo thành lõi cứng

- Việc bố trí vách trong nhà cao tầng rất quan trọng, ứng với đặc điểm của mặt bằng công trình, trong đồ án bố trí các vách theo cả hai phương, liên kết với nhau tạo thành lõi cứng được đặt tại tâm công trình, và có độ cứng EJ theo hai phương gần bằng nhau, tránh hiện tượng công trình bị xoắn khi dao động

- Và để tận dụng hết khả năng chịu lực của vách cứng, sàn là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng kiểu khung giằng Không những có chức năng đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột, khung, đồng thời truyền các tải trọng ngang khác sang hệ vách cứng Sàn cứng còn có khả năng phân phối lại nội lực trong hệ vách cứng Do đó, phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất, ổn định nhất, và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn 2 phương án sàn để thiết kế:

Phương án sàn sườn có hệ dầm trực giao, (vì diện tích các ô sàn lớn)

Phương án sàn bê tông ứng lực trước

- Đồ án chọn thêm phương án sàn bê tông ứng lực trước để thiết kế vì: hiện nay,

xu hướng xây dựng các công trình cao tầng ngày càng nhiều, và sàn căng cũng là một trong những giải pháp kết cấu mang lại nhiều thuận lợi cho công trình cao tầng như :

Giảm được chiều dày của cấu kiện và tăng được chiều dài nhịp dầm, tạo được khoảng không sử dụng dễ dàng bố trí nội thất;

Giảm được trọng lượng bản thân của công trình, đưa đến giảm được tải trọng tác dụng lên móng;

Giảm giá thành xây dựng;

Nâng cao chất lượng thẩm mỹ, kiến trúc của công trình;

Thi công cốp pha đơn giản hơn và giảm thời gian thi công;

Nâng cao được số tầng mà vẫn đảm bảo được chiều cao khống chế

* Kết luận:

Hệ chịu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn sườn và khung kết hợp với lõi cứng Ngoài ra, xét thêm phương án 2: sàn bê tông cốt thép ứng suất trước

1.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tầng thể hiện theo ba mô hình như sau :

Mô hình liên tục thuần túy : Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giải quyết theo mô hình này, không thể giải quyết được hệ có nhiều ẩn Đó chính là giới hạn của mô hình này Tuy nhiên, mô hình này chính là cha đẻ của các phương pháp tính toán hiện nay

Mô hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hoá toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết được tất cả các bài toán Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các bài toán kết cấu như STAADPRO, FEAP, ETABS, SAP2000

Mô hình Rời rạc - Liên tục : Từng hệ chịu lực được xem là Rời rạc , nhưng các

hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt (lỗ cửa, mạch lắp ghép , ) xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải quyết bài toán này

ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân Từ đó giải các ma trận và tìm nội lực

Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) : Trong phương pháp phần tử hữu hạn vật thể thực liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực (chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi) Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các

ma trận độ cứng ( hoặc ma trận độ mềm) của phần tử Các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) của cả kết cấu Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút (hoặcnội lực) tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu Sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong cơ học Sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH

1 Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán.

2 Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút ) theo trục tọa độ riêng của phần tử 

3 Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu.

4 Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó.

5 Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu.

6 Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho từng phần tử.

7 Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu 

Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và thuận lợi của máy vi tính,

ta có rất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính toán và sơ đồ tính khác nhau Trong nội dung của đồ án tốt nghiệp này với sự trợ giúp của phần mềm

SAP 2000 vesion 10.0.1, ETABS vesion 9.14, SAFE 12.2.0, ADAPT-PT version 8.00 để xác định nội lực của hệ kết cấu

Đôi nét về phần mềm SAP2000: SAP (Structural Analysis Program) là chương

trình phân tích thiết kế kết cấu chịu tác động của tải trọng: tĩnh di động, động lực học, ổn định công trình, nhiệt độ, động đất , với giả thuyết kết cấu có biến dạng nhỏ (tuyến tính) hoặc có biến dạng lớn (phi tuyến) Sap được khởi thảo từ năm 1970 của một nhóm các nhà khoa học do giáo sư Edward L.Winlson chủ trì thực hiện tại Trường đại học Berkley bang California Hệ thống Sap đã qua nhiều thế hệ, từ các chương trình SAP, SOLID SAP, SAPIII và SAPIV – chạy trên các máy tính điện tử thế hệ cũ có trước những name 80 và sau đó là SAP80, SAP86, SAP90 và sau cùng là SAP2000 chạy trên WINDOWS SAP2000 là một đột phá của họ phần mềm SAP do hãng CSI đưa ra vào cuối những năm 90 đầu năm 2000

Đôi nét về phần mềm ETABS: là phần mềm rất mạnh để tính toán kết cấu nhà

cao tầng, cũng như SAP phần mềm ETABS do hãng CSI đưa ra vào những năm 80 được phát triển từ TABS Cũng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn nhưng ETABS có đặc điểm nổi trội hơn so với SAP là có thể mô hình nhà cao tầng một cách dễ dàng nhờ tính năng “similar” , có thể phân biệt dầm, sàn, cột, vách cứng làm điều này giảm thời gian mô hình và thiết kế kết cấu

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TẦNG 3

2.1 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN SÀN

Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió, bão, động đất …) làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng

Độ cứng trong mặt phẳng sàn đủ lớn để khi truyền tải trọng ngang vào vách cứng, lõi cứng sẽ giúp chuyển vị ở các đầu cột bằng nhau

Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí ở bất kì vị trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng sàn

Ngoài ra còn xét đến chống cháy khi sử dụng đối với các công trình nhà cao tầng, chiều dày sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình mà sàn chỉ chịu tải trọng đứng Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của sàn trên mặt bằng và tải trọng tác dụng

2.1.1 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm

Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:

d d

m

h  1 (2.1) trong đó:

md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;

md = 8 ÷ 12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;

md = 12 ÷ 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;

md = 16 ÷ 20 - đối với hệ dầm phụ;

1( 

 (2.2) Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm Loại dầm Kí hiệu

Nhịp dầm

l d (m)

Hệ số

m d

Chiều cao

h d (m)

Bề rộng

b d (m)

Chọn tiết diện

2.1.2 Chiều dày bản sàn hs

Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau:

l m

D h

s

s  (2.3) trong đó:

D - hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;

ms = 30 ÷ 35 - đối với bản loại dầm;

md = 40 ÷ 45 - đối với bản kê bốn cạnh;

l - nhịp cạnh ngắn của ô bản

Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là hmin = 6cm

Chọn ô sàn S4(6.1mx5.25m) là ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất làm ô sàn điển hình để tính chiều dày sàn:

l m

D h

Với những điều kiện trên, các ô sàn được phân loại như sau:

Bảng 2.2: Phân loại ô sàn

Tỷ số

l d /l n

Hình 2.1: Mặt bằng dầm sàn tầng 3 đến 17

2.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có:

2.2.1 Tĩnh tải

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn

gstt = Σ ãi.δ i.ni (2.4) trong đó: ãi - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

δi - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.3

Bảng 2.3: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

STT Các lớp cấu tạo γ(daN/m 3 ) δ(mm) n gstc (daN/m 2 ) gstt (daN/m 2 )

- Gạch Ceramic, γ1 = 2000 daN/m3,δ1 = 10mm, n=1.1

- Vữa lót, γ2 = 1800 daN/m3,δ2 = 30mm, n=1.3

- Sàn BTCT, γ3 = 2500 daN/m3,δ3 = 120mm, n=1.1

- Vữa trát trần, γ4 = 1800 daN/m3,δ4 = 15mm, n=1.3

Hình 2.2: Các lớp cấu tạo sàn

2.2.2 Hoạt tải

Tải trọng phân bố đều trên sàn lấy theo [TCVN 2737:1995] ([1]) như sau:

ptt = ptc.np (2.5) trong đó:

ptc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1]:

6.04.0

A A

5.05.0

A A

trong đó: A - diện tích chịu tải

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.4

Bảng 2.4: Hoạt tải tác dụng lên sàn

Hành lang giữa các phòng

n

P khách,ngủ,bếp,vệ sinhS4, S5, S6

2.2.3 Tải trọng tường ngăn

Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải phân bố đều trên sàn (cách tính này đơn giản mang tính chất gần đúng) Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ

đi 30% diện tích lỗ cửa), được tính theo công thức sau:

A

g h l g

tc t t t qd t

trong đó: lt - chiều dài tường;

ht - chiều cao tường;

A - diện tích ô sàn (A = ld x ln);

gttc - trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường

với: tường 10 gạch ống: gttc = 180 (daN/m2);

tường 20 gạch ống: gttc = 340 (daN/m2)

Để đơn giản xét tải tường 10 cho 1 phòng lấy tương tự cho các phòng còn lại, hình 2.3

Hình 2.3: Mặt bằng căn hộ điển hình

Kết quả được trình bày trong bảng 2.5

Bảng 2.5: Tải trọng tường ngăn qui đổi

gt qd

γt tc

l t (m)

2.3 TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN SÀN

2.3.1 Tính toán các ô bản làm việc 1 phương (bản loại dầm)

Theo bảng 2.2 thì chỉ có ô sàn S5 là bản làm việc 1 phương

Các giả thiết tính toán:

 Các ô bản loại dầm được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô bản kế cận

 Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a Xác định sơ đồ tính

< 3 => Bản sàn liên kết khớp với dầm;

Ô bản S3 (hs = 12cm) có 2 cạnh liên kết với vách cứng, 2 cạnh liên kết với D7 (hd = 70cm), nên chọn sơ đồ tính của ô bản S3 là dầm đơn giản 2 đầu ngàm

b Xác định nội lực

Hình 2.4: Sơ đồ tính và nội lực bản loại dầm

Các giá trị momen:

Bảng 2.6: Nội lực trong các ô bản loại dầm

c Tính toán cốt thép

Ô bản loại dầm được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a= 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện;

ho = hs – a = 12 – 2 = 10 cm

 b = 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Lựa chọn vật liệu như bảng 2.7

Bảng 2.7: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R b (daN/cm 2 ) R bt (daN/cm 2 ) E b (daN/cm 2 ) ξ 0 R s (daN/cm 2 ) R s' (daN/cm 2 ) E s (daN/cm 2 )

R

bh R

 (2.12) trong đó:  1 12 (2.13)

2 0

bh R

145596.0100

0

R R

s b



Giá trị μ hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9%

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.8

Bảng 2.8: Tính toán cốt thép cho bản sàn loại dầm

Momen

(daN.m)

b (cm)

h o (cm)

μ

% Thép chọn

2.3.2 Tính toán các ô bản làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh)

Theo bảng 2.2 thì các ô bản kê 4 cạnh là: S1, S2, S3, S4, S6

Các giả thiết tính toán:

 Ô bản được tính toán như ô bản đơn

 Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

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

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a Xác định sơ đồ tính

< 3 => Bản sàn liên kết khớp với dầm;

Kết quả được trình bày trong bảng 2.9

Bảng 2.9: Sơ đồ tính ô bản kê 4 cạnh

Sàn h s (cm) Dầm h d (cm) h d /h s Liên kết Sơ đồ tính

trong đó: g – tĩnh tải ô bản đang xét;

p – hoạt tải ô bản đang xét;

mi1(2) – i là loại ô bản số mấy,1 (hoặc 2) là phương của ô bản

đang xét.Trong trường hợp đang tính toán i = 9

Momen âm lớn nhất trên gối:

MI = k91.P (2.20)

MII = k92.P (2.21) với P = q.l1.l2 (2.22)

q = gstt + ptt + gttt (2.23)trong đó: P – tổng tải tác dụng lên ô bản

Các hệ số m91, m92, k91, k92 tra bảng 1-19, sổ tay thực hành kết cấu công trình

[23], phụ thuộc vào tỉ số

Hình 2.5: Sơ đồ tính và nội lực bản kê 4 cạnh

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.10

Bảng 2.10: Nội lực trong các ô bản kê 4 cạnh

p s tt

(daN/m2)

c Tính toán cốt thép

Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a1 = 2 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo

phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo

 a2 = 3 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo

phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện ( h0 = hs – a),

tùy theo phương đang xét;

 b = 100 cm - bề rộng tính toán của dải bản

Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 2.7

Tính toán và kiểm tra hàm lượng μ tương tự phần 2.3.1.c

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.11

Bảng 2.11: Tính toán cốt thép cho sàn loại bản kê 4 cạnh

Ф (mm)

a (mm)

A s chọn (cm 2 /m)

μ min ≤μ≤μ max

d Kiểm tra biến dạng (độ võng) của sàn

Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp, một là khi bê tông vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và hai là khi bê tông vùng kéo của tiết diện đã có khe nứt hình thành.Ở đồ án này chỉ xác định độ võng f của sàn theo trường hợp thứ nhất

Điều kiện về độ võng: f < [ f ]

Chọn ô sàn có kích thước lớn nhất S4(6.1m x 4.5m) để tính, ta có:

[f] = 200

L

= 200

6100

= 30.5 (mm) (2.24) Độ võng của sàn được tính theo công thức [11]:

f  (2.25) trong đó:

1

x l

q

M   = 1453.21 (daN.m); (2.26)

C = 2 - hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến ;

tđ b

3

)(1440012

12100

x bh

J tđ    ; (2.28)

Eb = 3 x105 daN/cm2; Suy ra: B = 0.85x3x105x14400 = 3672x106 (cm2)

103672

210021.1453.384

Thoả điều kiện: f = 0.77mm < [f]= 30.5 mm

Vậy ô bản đảm bảo yêu cầu về độ võng

2.3.3 Kết luận

Các kết quả tính toán đều thỏa mãn khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tra

cho nên các giả thiết ban đầu là hợp lý

2.4 BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Cốt thép sàn tầng điển hình được bố trí trong bản vẽ KC- 01/10

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN CẦU THANG

3.1 CẤU TẠO CẦU THANG

chiếu nghỉ

V2

V1

chiếu tới

dầm chiếu tới

Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang

+11.30 +14.60

+8.00 +11.30

Hình 3.2: Mặt cắt cầu thang bộ từ tầng 3 đến tầng mái (H = 3.3m)

+2.00 +4.00

±0.00 +2.00

1300 11x300=3300 850 350 350

3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

Tải trọng tác dụng lên cầu thang gồm có:

3.2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

a Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thang

Chọn chiều dày bản thang hbt = 12 cm

Kích thước các bậc thang được chọn theo công thức sau:

2hb + lb = ( 60 ÷ 62÷65 ) cm (3.1)

→ Chọn: hb = 15 cm; lb = 30 cm (cho tầng 3 đến tầng 17, có chiều cao 3.3m)

hb = 17.5 cm; lb 30 cm (cho tầng 1 và 2, có chiều cao 4m)

- Đá Granit, δ1 = 1 cm, γ1 = 2000 daN/m3, n = 1.1

- Vữa lót, δ2 = 2 cm, γ2 = 1800 daN/m3, n = 1.3

- Bậc thang, δ3, γ3 = 1400 daN/m3, n = 1.2

- Bản BTCT, δ4 = 12 cm, γ4 = 2500 daN/m3, n = 1.1

- Vữa trát, δ5 = 1.5 cm, γ5 = 2000 daN/m3, n = 1.3

Hình 3.4: Các lớp cấu tạo bản thang

Xét 1 bậc thang:

gstt = Σ γi. i.ni (3.3) trong đó: γi - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

δi - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ I;

lb - bề rộng bậc;

hb- chiều cao bậc

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.1; 3.2

Bảng 3.1: Tĩnh tải tác dụng lên bản thang (tầng có chiều cao 3.3 m)

STT Các lớp cấu tạo γ(daN/m 3 ) δ(mm) n G s tc (daN/) G s tt (daN/)

G bt tt

Bảng 3.2: Tĩnh tải tác dụng lên bản thang (tầng có chiều cao 4 m)

b Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới

Cấu tạo gồm các lớp tương tự như bản thang nhưng bản chiếu nghỉ và chiếu tới không có bậc thang.Tổng trọng lương bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ và chiếu tới được tính toán tương tự như với bản thang Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới

3.2.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ (chiếu tới)

lấy theo [TCVN 2737:1995]([1]):

trong đó:

ptc = 300 daN/m2 - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1];

n = 1.3 khi ptc < 200 daN/m2

n = 1.2 khi ptc ≥ 200 daN/m2

Vậy: ptt = 300x1.2 = 360 daN/m2

3.2.3 Tổng tải trọng tác dụng

Cắt dải bản có chiều rộng 1m ra để tính

Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bản thang tầng có chiều cao 3.3m (tầng 3 đến tầng mái):

m x p g

q bt tt ( bt tt  tt) 1 =( 637.39+ 360)x1m = 997.39 (daN/m) Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bản thang tầng có chiều cao 4m (tầng 1 và 2):

m x p g

q tt tt

bt tt

bt (  ) 1 =( 678.61+ 360)x1m = 1038.61 (daN/m) Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bản chiếu nghỉ và bản chiếu tới:

m x p g q

q cn tt  ct tt ( tt cn  tt) 1 = (433.9 + 360)x1m = 793.9 (daN/m)

3.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG

3.3.1 Bản thang và bản chiếu tới, bản chiếu nghỉ

a Sơ đồ tính

Cắt 1 dải bản có chiều rộng 1 m để tính Sơ đồ tính được thể hiện trên hình 3.5

Hình 3.5: Sơ đồ tính bản thang 2 vế

b Xác định nội lực và phản lực gối tựa bản thang

Nội lực và phản lực gối tựa của bản thang được xác định bằng phần mềm ETAB 2000 Kết quả được trình bày trong hình 3.6 và hình 3.7

Hình 3.6: Biểu đồ momen và phản lực gối tựa của bản thang (tầng cao 3.3m)

Hình 3.7: Biểu đồ momen và phản lực gối tựa của bản thang (tầng cao 4m)

c Tính toán cốt thép

Do 2 vế của bản thang giống nhau nên chỉ tính toán cho 1 vế, vế còn lại bố trí thép tương tự Bản thang được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a0 = 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện;

(ho = hs – a0 = 12– 2 = 10 cm)

 b = 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Lựa chọn vật liệu như bảng 3.4

Bảng 3.4: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

Công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tương tự như mục

2.3.1.c Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.5

Bảng 3.5: Tính toán cốt thép cho bản thang

Ф(mm) a(mm) A s chọn (cm 2 /m)

Mmax3.3 2660 100 10 0.156 0.171 10.39 10 75 10.47 1.05 THỎA 3.3

Mmax4 2870 100 10 0.169 0.186 11.30 12 100 11.31 1.13 THỎA 4

Chiều cao tầng (m)

b (cm)

μ

%

A s tt (cm 2 /m)

Thép chọn

3.3.2 Dầm chiếu tới

Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính

Chọn sơ bộ tiết diện dầm 30x20 cm

Trọng lượng bản thân dầm:

gd = 0.2x0.3x2500x1.1 = 165 daN/m Tải trọng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa Vkhi tính toán bản thang chọn phản lực có giá trị Vmax trong 2 trường hợp để tính toán, nhận thấy tầng cao 4m cĩ giá trị Vmax lớn hơn nên sinh viên chọn Vmax của tầng này để truyền lực xuống dầm chiếu tới: Vct = 2660 daN/m

Tải trọng do bản chiếu tới truyền vào có dạng hình thang (L1=1.35m;

L2=2.9m): q1 = qct .L1/2 (3.5) Chuyển về dạng phân bố đều: = (1 − 2 + ) (3.6) với: β = L1/2L2 = 1.35/2x2.9 = 0.233

 qtd = 485 daN/m

Tổng tải trọng tác dụng:

Dầm chiếu tới: qdct = gd + Vct + qtd = 165 + 2660 + 485 = 3310 daN/m Chọn sơ đồ tính dầm liên kết với vách là 2 đầu khớp:

Hình 3.8: Sơ đồ tính dầm chiếu tới

a Xác định nội lực cho dầm chiếu tới

Xác định bằng các công thức giải tích

Momen tại giữa nhịp: Mnh =

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.6

Bảng 3.6: Giá trị nội lực trong dầm chiếu tới

b Tính toán cốt thép

+ Cốt thép dọc:

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a0 = 4 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện

số thanh

A s chọn

(cm 2 /m)

M nh 3480 20 26 0.151 0.165 5.21 5.623 1.08 THỎA

μ % Kiểm tra

Chọn 2 ф 14 bố trí cho lớp trên

+ Cốt đai: tính toán theo [17]

Dùng lực cắt Q = 4799.5 daN của dầm chiếu tới để tính cốt đai

Chọn đai thép CI có Rsw = 1750daN/cm2, đai ø6 có Aw = 0.283 cm2, đai 2 nhánh n = 2

Khoảng cách cấu tạo: cho dầm có 300mm ≤ hd ≤ 450 mm

Cho đoạn gần gối tựa:

Sct ≤ 30 15

2

12

Rsw

(daN/cm2)

Q (daN) n

Chọn S = min(Stt; Smax; Sct) = 15 cm

Chọn bước cốt đai nhỏ nhất trong các điều kiện trên, ta chọn Ф6 a150 trong khoảng ¼ nhịp dầm và đai Ф6 a250 ở đoạn giữa nhịp

Kiểm tra điều kiện:

với: = 1 − 0.01 = 1 – 0.01x17 = 0.83 = 1 + 5 = 1 + 5 ×

. × .

× = 1.03

 Q = 4799.5 daN ≤ 0.3 ℎ = 22682.45 daN (đạt)