Tên công trình: CHUNG CƯ CT7
Địa điểm : Khu đô thị mới Văn Phú - Thành phố Hà Đông, Hà Nội.
Các giải pháp kiến trúc của công trình
Giải pháp mặt bằng
Các tầng của công trình được thiết kế với mặt bằng bố trí đối xứng qua hai trục vuông góc, kết hợp với các khối nhô ra và thụt vào, giúp phá vỡ sự đơn điệu trong kiến trúc, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho thông gió và chiếu sáng.
Mặt bằng tầng điển hình của công trình bao gồm nhà hành lang giữa với 8 căn hộ được bố trí dọc theo hành lang Khu vực giao thông chính nằm ở giữa, cho phép di chuyển theo phương đứng qua cầu thang máy và thang bộ.
- Công trình gồm 1 tầng hầm , 8 tầng nổi trên:
Tầng hầm bao gồm lối lên xuống cho ô tô và xe máy, phòng bảo vệ, cũng như các hệ thống kỹ thuật và điện nước Nó còn là nơi thu gom rác thải Việc thiết kế tầng hầm giúp hạ thấp trọng tâm công trình, từ đó tăng cường sự ổn định khi chịu tải trọng ngang.
+ Tầng 1 gồm: sảnh dẫn lối vào, các phòng bảo vệ, khu vực dịch vụ và siêu thị phục vụ người dân trong khu vực và khu đô thị
Tầng 2 đến tầng 8 của tòa nhà được thiết kế để ở, mỗi tầng gồm 8 căn hộ với cấu trúc đa dạng: 2 căn hộ loại C1, 4 căn hộ loại C2 và 2 căn hộ loại C3 Mỗi căn hộ được trang bị 1 phòng khách, 1 phòng ăn, 1 bếp, 3 phòng ngủ và 2 phòng vệ sinh, trong đó căn hộ C3 có 1 phòng vệ sinh.
Sàn các phòng được lát gạch đá hoa Vigracera, với trần bả lăn sơn và trần nhôm che đường ống kỹ thuật Sàn phòng kỹ thuật sử dụng sơn chống bụi, trong khi khu vệ sinh có lớp bê tông chống thấm Tầng 1 được trang bị hệ thống trần nhựa giả để che các dầm ngang dọc Trên cùng là tum thang máy, hộp kỹ thuật và hệ mái tôn chống nóng, cách nhiệt, cùng với các bể nước đặt trên mái.
Giải pháp mặt đứng
Mặt đứng của công trình không chỉ thể hiện kiến trúc bên ngoài mà còn góp phần tạo nên quần thể kiến trúc, ảnh hưởng đến nhịp điệu tổng thể của khu vực Căn hộ được thiết kế với hệ thống không gian mở, giếng trời, ban công và cửa sổ, mang lại cảm giác thoải mái và tiện nghi cho người sử dụng Các phòng trong căn hộ được ngăn cách bằng tường xây, trát vữa ximăng hai mặt và lăn sơn ba nước theo đúng kỹ thuật.
- Chiều cao các tầng cụ thể như sau : tầng hầm cao 3,9(m), tầng 1 cao 4,8(m), tầng 28 cao 3,7(m)
Tổng chiều cao công trình là 36,9(m)
Mỗi tầng trong công trình được trang bị đường ống thu gom rác thải, đặt bên cạnh cầu thang bộ cuối hành lang giữa, nhằm tối ưu hóa việc vận chuyển rác Hệ thống giao thông theo phương đứng được thiết kế với 3 thang máy và 1 thang bộ ở giữa nhà, đảm bảo thuận tiện cho việc di chuyển Đặc biệt, để đảm bảo an toàn trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn, công trình còn bổ sung thêm 2 cầu thang bộ ở cuối hành lang.
Giải pháp cung cấp điện chiếu sáng
- Dùng nguồn điện được cung cấp từ thành phố, công trình có trạm biến áp riêng, ngoài ra còn có máy phát điện dự phòng
Hệ thống chiếu sáng trong các căn hộ được thiết kế với độ rọi từ 20 đến 40 lux, đảm bảo an toàn cho việc di chuyển cả ban ngày và ban đêm, đặc biệt là tại hành lang Mỗi căn hộ đều được trang bị đường điện ngầm và bảng điện riêng Đối với các phòng có yêu cầu chiếu sáng đặc biệt, sẽ được lắp đặt thiết bị chiếu sáng cao cấp để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
- Trong công trình các thiết bị cần thiết phải sử dụng đến điện năng:
+ Các loại bóng đèn: Đèn compax, đèn sợi tóc, đèn đọc sách, đèn ngủ
+ Các loại quạt trần, quạt treo tường, quạt thông gió
+ Máy điều hoà , máy giặt
- Các bảng điện, ổ cắm, công tắc được bố trí ở những nơi thuận tiện, an toàn cho người sử dụng, phòng tránh hoả hoạn trong quá trình sử dụng
Cần bố trí một buồng phân phối điện tại vị trí thuận lợi trong toàn công trình để dễ dàng kết nối cáp điện từ bên ngoài và cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện bên trong Buồng phân phối này sẽ được đặt ở phòng kỹ thuật.
Trạm biến thế cung cấp điện cho buồng phân phối thông qua cáp điện ngầm dưới đất Từ buồng phân phối, điện được dẫn đến các tủ điện ở các tầng và thiết bị phụ tải bằng cáp điện đặt ngầm trong tường hoặc sàn Hệ thống có chỉ dẫn đường điện rõ ràng nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng và sửa chữa.
Trong buồng phân phối, việc bố trí các tủ điện phân phối riêng biệt cho từng tầng của công trình giúp dễ dàng quản lý và theo dõi mức độ sử dụng điện trong toàn bộ công trình.
- Bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị, phụ tải như: trạm bơm, điện cứu hoả tự động, thang máy
- Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đường dây, từng khu vực, từng phòng sử dụng điện.
Hệ thống chống sét
Hệ thống chống sét bao gồm kim thu lôi, dây thu lôi, dây dẫn bằng thép và cọc nối đất, tất cả được thiết kế theo đúng quy phạm hiện hành để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc bảo vệ công trình khỏi sét.
Tất cả các trạm biến thế, tủ điện và thiết bị điện cố định cần được trang bị hệ thống nối đất an toàn Hình thức tiếp đất nên sử dụng thanh thép kết hợp với cọc tiếp đất để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện.
Giải pháp cấp, thoát nước
- Nguồn nước: Nước cung cấp cho công trình được lấy từ mạng lưới cấp nước máy của thành phố
- Cấp nước bên trong công trình :
Theo qui mô và tính chất của công trình, nhu cầu sử dụng nước như sau:
+ Nước dùng cho sinh hoạt, giặt giũ;
+ Nước dùng cho phòng cháy, cứu hoả;
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho hệ thống điều hòa không khí trong toàn bộ công trình, cần thiết phải có bể chứa nước và két nước dự trữ đặt trên mái Hệ thống này cũng cần trang bị máy bơm nước để đảm bảo cung cấp nước liên tục cho két dự phòng.
1.3.5.2 Giải pháp cấp nước bên trong công trình:
Sơ đồ phân phối nước trong nhà cao tầng được thiết kế dựa trên các tính chất và điều kiện kỹ thuật cụ thể, cho phép phân vùng hệ thống cấp nước tương ứng với các khối công trình Hệ thống ống nhựa được lắp đặt theo chiều cao và mặt bằng các tầng, được đặt ngầm trong các ống kỹ thuật và sàn Đồng thời, thiết kế hệ thống cấp nước cũng bao gồm việc tính toán các vị trí đặt bể chứa nước, két nước và trạm bơm trung chuyển, nhằm đảm bảo cung cấp nước đầy đủ cho toàn bộ công trình.
Nước từ bể tự hoại và nước thải sinh hoạt được dẫn qua hệ thống ống thoát nước, kết hợp với nước mưa, chảy vào hố ga của công trình và sau đó được đưa ra hệ thống thoát nước hiện có của khu vực.
- Lưu lượng thoát nước bẩn: 40 l/s
- Hệ thống thoát nước trên mái, yêu cầu đảm bảo thoát nước nhanh, không bị tắc nghẽn
- Bên trong công trình, hệ thống thoát nước bẩn được bố trí qua tất cả các phòng, là những ống nhựa đứng (đường kính D100, D150) có hộp che.
Giải pháp thông gió, cấp nhiệt
Công trình được thiết kế với hệ thống hành lang và giếng trời, đảm bảo thông gió tự nhiên Mỗi căn hộ đều có ban công và cửa sổ với kích thước và vị trí hợp lý, mang lại không gian sống thoáng đãng và dễ chịu.
- Công trình có hệ thống quạt đẩy, quạt trần, để điều tiết nhiệt độ và khí hậu đảm bảo yêu cầu thông thoáng cho làm việc, nghỉ ngơi
- Tại các buồng vệ sinh có hệ thống quạt thông gió
- Tầng mái có hệ thống bê tông chống thấm, chống nóng, lát gạch lá nem cách nhiệt.
Giải pháp phòng, chữa cháy
Giải pháp phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng tại Việt Nam cần tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành Hệ thống phòng cháy chữa cháy phải được trang bị đầy đủ các thiết bị cần thiết để đảm bảo an toàn.
- Hộp đựng ống mềm và vòi phun nước được bố trí ở các vị trí thích hợp của từng tầng
- Máy bơm nước chữa cháy được đặt ở tầng kĩ thuật
- Bể chứa nước chữa cháy
- Hệ thống chống cháy tự động bằng hoá chất
- Hệ thống báo cháy gồm : đầu báo khói, hệ thống báo động.
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH VÀ ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG
Giới thiệu sơ bộ về đặc điểm công trình
2.1.1 Địa điểm xây dựng công trình:
- Tên công trình : Chung cư CT9 – khu đô thị Văn Phú – Thành phố Hà Đông
Công trình tiếp giáp với đường giao thông nội thị ở hai mặt, trong khi hai mặt còn lại tiếp giáp với các công trình lân cận Do đó, việc lựa chọn phương án thi công an toàn, đảm bảo không ảnh hưởng đến các công trình xung quanh là rất quan trọng.
- Công trình gồm 8 tầng nổi và 1 tầng hầm, chiều cao tính từ mặt đất tự nhiên là 36.9 m
Mặt bằng khu đất xây dựng khoảng 1100m 2
Tầng hầm có chiều cao 3,9m và nằm ở độ sâu 3m so với mặt đất tự nhiên, với cao trình mặt sàn tầng hầm là -3,9m Đài móng cao 2m, đáy đài ở độ sâu 5m so với mặt đất tự nhiên Lớp bê tông lót dày 0,1m Do tầng hầm nằm dưới mặt đất tự nhiên, cần thực hiện các biện pháp đào, thoát nước, và làm đường lên xuống cho máy thi công, đồng thời thi công đài móng một cách hợp lý.
Công trình có 8 tầng, với tầng 1 cao 4,8m và các tầng còn lại cao 3,7m Do chiều cao lớn của công trình, việc lựa chọn biện pháp thi công hiệu quả như máy móc, cốt pha và đà giáo là rất cần thiết.
2.1.3 Điều kiện địa chất thủy văn:
Nền đất công trình bao gồm lớp đất dính và lớp đất đặt cọc khoan nhồi với cát hạt thô lẫn sỏi cuội chặt Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên 5m, và cao trình đáy đài nằm trong phạm vi hoạt động của nước ngầm Do đó, cần áp dụng các biện pháp thoát nước trong quá trình thi công phần móng để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.
- Mùa thi công: giả thiết là thi công vào mùa mưa Cần có các biện pháp thoát nước, gia cố thành hố tránh sạt lở hố móng
Công trình tọa lạc tại trung tâm thành phố, được kết nối với mạng lưới cấp nước vĩnh cửu, đảm bảo cung cấp đủ nước cho quá trình thi công Ngoài ra, công trình còn có thể sử dụng nguồn nước từ bể chứa được xây dựng để phục vụ sau khi đưa vào hoạt động.
Sử dụng điện của mạng điện thành phố, ngoài ra còn dự phòng một máy phát điện.
CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA CÔNG TRÌNH
Chọn hệ kết cấu chịu lực chính phần thân
Do chiều cao công trình không lớn ( m), diện tích mặt bằng rộng
Tỉ lệ H/B là 37/21,5, nhỏ hơn hoặc bằng 5, cho thấy công trình được xây dựng trong khu vực ít xảy ra động đất Do đó, hệ kết cấu khung-lõi là lựa chọn tối ưu cho kết cấu chịu lực, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả kinh tế.
Kết cấu móng
Công trình có quy mô nhỏ, do đó chúng tôi lựa chọn kết cấu móng cọc ép bê tông cốt thép Đây là phương pháp hiệu quả cho các dự án tại Đại học Đà Nẵng, Trường Đại học Bách Khoa, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp.
Thiết kế và bố trí cốt thép:
4 Dầm dọc trục C và dầm phụ trục 2A
GVHD: THS LÊ VŨ AN ………
CƠ SỞ TÍNH TOÁN
Vật liệu dùng trong tính toán
Đối với công trình này ta sử dụng vật liệu Bê tông cốt thép
Theo tiêu chuẩn TCVN 356 - 2005, bê tông được định nghĩa là vật liệu xây dựng có chất kết dính là xi măng, kết hợp với các cốt liệu như đá và cát vàng, tạo nên một cấu trúc đặc trưng Với cấu trúc này, bê tông có khối lượng riêng khoảng 2500 kg/m³.
Cấp độ bền bê tông được xác định dựa trên cường độ chịu nén, tính bằng kG/cm², và phải được dưỡng hộ cũng như thí nghiệm theo tiêu chuẩn của Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Cấp độ bền này là yếu tố quan trọng trong tính toán cho các công trình xây dựng.
Cường độ của bê tông B25 :
+ Cường độ tính toán về nén : Rb = 14,5(Mpa) = 145 (kG/cm 2 )
+ Cường độ tính toán về kéo : Rbt = 1,05(Mpa) = 10,5 (kG/cm 2 )
Môđun đàn hồi của bê tông: Được xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên
Với bê tông B25 có Eb = 300000 (kG/cm 2 )
Thép được sử dụng làm cốt thép cho các cấu kiện bê tông cốt thép phải tuân theo tiêu chuẩn TCVN 356 - 2005, trong đó cốt thép chịu lực cho dầm và cột thuộc nhóm CII và CIII Ngoài ra, cốt thép đai, cốt thép giá, cốt thép cấu tạo và thép cho bản sàn cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng này.
- Cường độ của cốt thép cho trong bảng sau:
Chủng loại Cường độ tiêu chuẩn Cường độ tính toán
Cốt thép (kG/cm 2 ) (kG/cm 2 )
- Môđun đàn hồi của cốt thép:
1.1.3 Các loại vật liệu khác:
- Gạch đặc M75, Cát vàng, cát đen, đá, sơn che phủ màu trắng, bi tum chống thấm…
Tất cả các loại vật liệu đều phải trải qua quá trình kiểm định để xác định cường độ thực tế, các chỉ tiêu cơ lý và độ sạch Chỉ khi đạt tiêu chuẩn thiết kế, vật liệu mới được phép đưa vào sử dụng.
1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình
- Qua phân tích các phương án kết cấu trên, với quy mô công trình cao dưới 40 mét em chọn phương án tổng thể như sau:
Hệ kết cấu chịu lực trong công trình sử dụng khung - lõi chịu lực với sơ đồ khung giằng, trong đó vách và lõi được đặt tại khu vực cầu thang máy và thang bộ ở giữa nhà, chịu phần lớn tải trọng ngang và tải trọng đứng tương ứng với diện tích chịu tải của lõi Hệ khung với các cột bố trí quanh chu vi và các trục giữa nhà, kết hợp với dầm sàn chịu tải trọng đứng, giúp tăng cường độ ổn định cho kết cấu.
1.3 Tính toán sàn tầng điển hình
1.3.1 Lựa chọn phương án kết cấu sàn
Công trình được thiết kế với bước cột từ 7,0 đến 8,8m, hệ thống cột được bố trí xung quanh chu vi và ở các trục giữa Chiều cao tầng 2 đạt 4,8m, trong khi các tầng còn lại có chiều cao 3,7m.
Sau khi phân tích các phương án kết cấu sàn, tôi nhận thấy rằng sàn rỗng C-DECK là một giải pháp hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tế cho công trình Tuy nhiên, do đây là công nghệ mới và tôi chưa có đủ kiến thức về lý thuyết tính toán cũng như công nghệ thi công, cùng với việc thiếu tài liệu nghiên cứu, tôi quyết định không chọn phương án này Thay vào đó, tôi lựa chọn phương án sàn sườn BTCT toàn khối, bởi chiều cao tầng 3,6m giúp giảm thiểu hạn chế về mặt không gian.
1.3.2 Sơ đồ tính của hệ kết cấu
Công trình được tính toán bằng sơ đồ khung phẳng với độ chính xác cao, sử dụng phần mềm SAP 2000 v14.1 để xác định nội lực.
Gồm trọng lượng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái
Tải trọng tác dụng lên sàn, bao gồm tải trọng từ các tường ngăn dày 110mm, thiết bị và tường nhà vệ sinh, được quy về tải phân bố đều trên toàn bộ diện tích ô sàn.
Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm (220mm),…coi phân bố đều trên dầm
Gồm tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-95
Do chiều cao công trình dưới 40m, theo tiêu chuẩn, thành phần động của tải trọng gió có thể được bỏ qua Tải trọng gió sẽ được tính toán và quy về lực phân bố tại các khung.
1.4 Chọn kích thước tiết diện cấu kiện
1.4.1 Phân chia ô sàn và tính toán cốt thép ô sàn tầng điển
Hình 1.1: Phân loại ô sàn tầng điển hình
Căn cứ vào kích thước và liên kết ta chia làm các loại ô bản sau:
LOẠI 1: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 4 ngàm
LOẠI 2: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 3 ngàm,1 khớp
LOẠI 3: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 2 ngàm, 2 khớp
LOẠI 4: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 1 ngàm, 3 khớp
LOẠI 5: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 2 ngàm, 2 khớp
LOẠI 6: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 3 ngàm, 1 khớp
Bảng 1.1 Phân loại các ô sàn
Tường bao được xây quanh chu vi nhà với mục đích chống thấm và chống ẩm Tường có độ dày 220mm, sử dụng gạch lỗ M75 và được trát hai lớp dày 2x1,5cm.
Sử dụng ngăn chia không gian trong mỗi tầng là cần thiết, và tùy thuộc vào việc phân chia giữa các căn hộ hay trong một căn hộ, có thể sử dụng tường dày 220 mm hoặc 110 mm.
Tính toán sàn tầng điển hình
1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình
- Qua phân tích các phương án kết cấu trên, với quy mô công trình cao dưới 40 mét em chọn phương án tổng thể như sau:
Hệ kết cấu chịu lực của công trình được thiết kế với khung – lõi chịu lực và sơ đồ khung giằng, trong đó vách và lõi được đặt tại khu vực cầu thang máy và thang bộ, đảm nhiệm phần lớn tải trọng ngang Lõi chịu tải trọng đứng tương ứng với diện tích chịu tải của nó Hệ khung bao gồm các cột xung quanh chu vi và các trục giữa nhà, kết hợp với dầm sàn chủ yếu chịu tải trọng đứng, nhằm tăng cường độ ổn định cho toàn bộ kết cấu.
1.3 Tính toán sàn tầng điển hình
1.3.1 Lựa chọn phương án kết cấu sàn
Công trình được thiết kế với bước cột từ 7,0 đến 8,8m, với hệ thống cột bố trí xung quanh chu vi và tại các trục giữa của ngôi nhà Chiều cao tầng 2 đạt 4,8m, trong khi các tầng còn lại có chiều cao 3,7m.
Sau khi phân tích các phương án kết cấu sàn và điều kiện thi công hiện tại, tôi nhận thấy sàn rỗng C-DECK là giải pháp hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tế cho công trình này Tuy nhiên, do là công nghệ mới và tôi chưa có đủ kiến thức về lý thuyết tính toán cũng như công nghệ thi công, cùng với việc thiếu tài liệu nghiên cứu, tôi sẽ gặp nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án Vì vậy, tôi quyết định không chọn phương án này mà thay vào đó là phương án sàn sườn BTCT toàn khối, giúp giảm thiểu hạn chế về không gian nhờ chiều cao tầng lên đến 3,6m.
1.3.2 Sơ đồ tính của hệ kết cấu
Công trình được tính toán sử dụng sơ đồ khung phẳng với phần mềm SAP 2000 v14.1, đảm bảo độ chính xác và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay để xác định nội lực.
Gồm trọng lượng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái
Tải trọng tác động lên sàn, bao gồm tải trọng từ các tường ngăn dày 110mm, thiết bị, tường nhà vệ sinh và các thiết bị vệ sinh, đều được quy đổi thành tải phân bố đều trên diện tích của ô sàn.
Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm (220mm),…coi phân bố đều trên dầm.
Chọn kích thước tiết diện cấu kiện
Gồm tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-95
Do chiều cao công trình dưới 40m, theo tiêu chuẩn, ta có thể bỏ qua thành phần động của tải trọng gió Tải trọng gió sẽ được tính toán theo lực phân bố tại các khung.
1.4 Chọn kích thước tiết diện cấu kiện
1.4.1 Phân chia ô sàn và tính toán cốt thép ô sàn tầng điển
Hình 1.1: Phân loại ô sàn tầng điển hình
Căn cứ vào kích thước và liên kết ta chia làm các loại ô bản sau:
LOẠI 1: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 4 ngàm
LOẠI 2: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 3 ngàm,1 khớp
LOẠI 3: ô sàn loại bản kê 4 cạnh có liên kết của 4 cạnh là 2 ngàm, 2 khớp
LOẠI 4: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 1 ngàm, 3 khớp
LOẠI 5: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 2 ngàm, 2 khớp
LOẠI 6: ô sàn là bản loại dầm có liên kết của 4 cạnh là 3 ngàm, 1 khớp
Bảng 1.1 Phân loại các ô sàn
Tường bao được xây dựng xung quanh chu vi nhà nhằm mục đích chống thấm và chống ẩm, với độ dày 220mm và sử dụng gạch lỗ M75 Bên cạnh đó, tường còn được trát hai lớp dày 2x1,5cm để tăng cường khả năng bảo vệ.
Trong mỗi tầng, việc sử dụng ngăn chia không gian có thể được thực hiện bằng tường với độ dày 220 mm hoặc 110 mm, tùy thuộc vào việc ngăn giữa các căn hộ hoặc ngăn trong một căn hộ.
TÍNH TOÁN THÉP SÀN
Lựa chọn vật liệu
Bê tông sàn cấp độ bền B25, có Rb = 14.5MPa
Đầu tiên, ta tính toán thép cho ô sàn lớn nhất, sau đó bố trí thép tương tự cho các ô sàn còn lại Việc này bao gồm tính toán cho một ô sàn điển hình và sàn vệ sinh để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu quả trong thiết kế.
Quan niệm tính toán
Sàn liên kết với dầm giữa được xem là ngàm, trong khi sàn không có dầm dưới được coi là tự do Sàn liên kết với dầm biên được gọi là khớp, nhưng để đảm bảo an toàn, cần bố trí cốt thép ở biên ngàm cho cả biên khớp Khi dầm biên có kích thước lớn, có thể xem nó như là ngàm.
2 l 2 l -Bản chủ yếu làm việc theo phương cạnh bé: Bản loại dầm
2 l 2 l -Bản làm việc theo cả hai phương: Bản kê bốn cạnh
Trong đó: l1-kích thước theo phương cạnh ngắn l2-kích thước theo phương cạnh dài
Chiều dày bản sàn (h b) cần được xác định dựa trên khả năng chịu lực và sự thuận tiện trong thi công Bên cạnh đó, h b cũng phải đảm bảo lớn hơn hoặc bằng chiều cao tối thiểu (h min) theo yêu cầu sử dụng.
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 (điều 8.2.2), chiều cao tối thiểu của sàn mái là 40 mm, sàn nhà ở và công trình công cộng là 50 mm, sàn của nhà sản xuất là 60 mm, và sàn làm từ bê tông nhẹ là 70 mm.
- Để thuận tiện cho thi công thì h b nên chọn là bội số của 10 mm
Sàn được coi là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang, không chịu rung động hay dịch chuyển khi có tải trọng ngang Mọi điểm trên sàn đều có chuyển vị giống nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang.
- Chọn chiều dày của sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Có thể chọn chiều dày bản sàn xác định sơ bộ theo công thức m l h b = D * với D = 0,8 1,4
Ta có : l là chiều rộng cạnh ngắn của ô bản to nhất l = 3950 (cm) ; chọn D = 1,2
Với bản kê bốn cạnh chọn m = 4045, ta chọn m = 40 ta có chiều dày sơ bộ của bản sàn:
Chọn chiều cao thống nhất 10 cm cho tất cả các mặt sàn của các tầng Đặc biệt, sàn tầng 1 được sử dụng làm siêu thị nên có hệ thống trần giả để che đi kết cấu các dầm ngang và dọc.
Chúng ta quyết định thống nhất chiều dày các ô bản là 12cm, do số lượng ô bản loại dầm ít hơn nhiều so với ô bản kê bốn cạnh, đồng thời điều này cũng giúp dễ dàng hơn trong quá trình thi công.
Chọn vật liệu của sàn:
- Bêtông cấp độ bền: B25 có Rb = 14.5 MPa 5 kG/cm 2 , Rbt=1,05 MPa = 10,5 kG/cm 2 , = 2500 daN/m 3
- Cốt thộp ỉ ≤ 8: dựng thộp AI cú: Rs = Rsc = 225 (MPa)
- Cốt thộp ỉ > 8 dựng thộp AII cú Rs = Rsc = 280 (MPa)
Xác định tải trọng tác dụng lên sàn
Trọng lượng các lớp sàn: gtc = . (kG/cm 2 ): tĩnh tải tiêu chuẩn gtt = gtc.n (kG/cm 2 ): tĩnh tải tính toán
Trong đó (kG/cm 3 ) là trọng lượng riêng của vật liệu, n là hệ số vượt tải lấy theo TCVN2737-1995
Bảng 2.1: Trọng lượng các lớp sàn
Lớp vật liệu Chiều dày Trọng lượng riêng gtc Hệ số n gtt
- Tải trọng tường và cửa: Ô sàn S1:
Tổng diện tích cửa: Sc = 1x(0,7x2,2) = 1,54 (m 2 )
Tổng diện tích tường là: St = ((3,6x3,6)–1,54)+2x3,6= 18,62 (m 2 )
Tải trọng 1 m 2 tường: gt = 1,1x15x0,1+1,3x16x2x0,015 = 2,274 (kN/m 2 )
Tải trọng 1 m 2 cửa gc = 0,3x1,1 = 0,33 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tường + cửa wc = 18,62x2,274 + 1,54x0,33 = 42,85 (kN)
Xem rằng tải trọng này phân bố đều cho cả ô sàn, suy ra: Tải trọng tác dụng lên sàn 42,85/(3,6x4,3) = 2,768 (kN/m 2 ) Ô sàn S2:
Tổng diện tích cửa: Sc = 1x(0,7x2,2) = 1,54 (m 2 )
Tổng diện tích tường là: St = ((3,6x3,6)–1,54)+2x3,6= 18,62 (m 2 )
Tải trọng 1 m 2 tường: gt = 1,1x15x0,1+1,3x16x2x0,015 = 2,274 (kN/m 2 )
Tải trọng 1 m 2 cửa gc = 0,3x1,1 = 0,33 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tường + cửa wc = 18,62x2,274 + 1,54x0,33 = 42,85 (kN)
Xem rằng tải trọng này phân bố đều cho cả ô sàn, suy ra: Tải trọng tác dụng lên sàn 42,85/(3,9x4,3) = 2,555 (kN/m 2 ) Ô sàn S12:
Tổng diện tích cửa: Sc = 1x(0,7x2,2) = 1,54 (m 2 )
Tổng diện tích tường là: St = 1,2x3,6+((1,5x3,6)-1,54) = 8,18 (m 2 )
Tải trọng 1 m 2 tường: gt = 1,1x15x0,1+1,3x16x2x0,015 = 2,274 (kN/m 2 )
Tải trọng 1 m 2 cửa gc = 0,3x1,1 = 0,33 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tường + cửa wc = 8,18x2,274 + 1,54x0,33 = 19,11 (kN)
Xem rằng tải trọng này phân bố đều cho cả ô sàn, suy ra: Tải trọng tác dụng lên sàn 19,11/(3,9x4,5) = 1,089 (kN/m 2 ) Ô sàn S17:
Tổng diện tích tường là: St = (6,1-1,5)x3,6 = 16,56 (m 2 )
Tải trọng 1 m 2 tường: gt = 1,1x15x0,1+1,3x16x2x0,015 = 2,274 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tường = 16,56x2,274= 37,66 (kN)
Xem rằng tải trọng này phân bố đều cho cả ô sàn, suy ra: Tải trọng tác dụng lên sàn 37,66/(3,95x6,1) = 1,563 (kN/m 2 )
Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (kN/m 2 ) lấy theo TCVN 2737-1995
Công trình bao gồm nhiều loại phòng với các chức năng khác nhau Để xác định hoạt tải tính toán ptt (kN/m²), ta cần tra bảng hoạt tải tiêu chuẩn theo từng loại phòng và nhân với hệ số vượt tải n.
Trong đồ án, một ô sàn chia có thể chứa nhiều loại phòng với các tải trọng tiêu chuẩn khác nhau Để đơn giản hóa tính toán và đảm bảo an toàn, chúng ta sẽ sử dụng giá trị tải trọng lớn nhất cho toàn bộ ô sàn.
Theo TCXDVN 2737-1995, trong thiết kế nhà cao tầng, tải trọng sử dụng cần được nhân với hệ số giảm tải theo chiều cao Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và đơn giản trong tính toán, có thể không xem xét hệ số giảm tải này.
Kết quả tính toán cụ thể thể hiện trong các bảng
Bảng 2.2 Hoạt tải các loại sàn
TT Sàn Chú thích q tc (kG/m 2 ) q tt (kG/m 2 )
4 Còn lại Sàn phòng ở, vệ sinh 200 240
Nội lực sàn được xác định dựa trên sơ đồ đàn hồi, trong đó các ô sàn được xem là làm việc độc lập Tải trọng tác động lên một ô sàn không ảnh hưởng đến nội lực của các ô sàn lân cận.
Nội lực trong sàn bản dầm
Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn và xem như một dầm
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm: q = (g+p).1m (kG/m)
Tuỳ thuộc vào liên kết cạnh bản mà các sơ đồ tính đối với dầm
Hình 3.1: Nội lực trong một số bản sàn
- Nội lực trong bản kê 4 cạnh:
Sơ đồ nội lực tổng quát:
+ Moment dương lớn nhất ở giữa bản:
Hình 3.3: Sơ đồ nội lực tổng quát
+ Moment âm lớn nhất ở trên gối:
Tính thép bản như cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m; chiều cao h = hb
Trong đó: ho = h-a, a: khoảng cách từ mép bê tông đến chiều cao làm việc, chọn lớp dưới a,m
M - moment tại vị trí tính thép
Nếu m R : tăng kích thước hoặc tăng cấp độ bền của bêtông để đảm bảo điều kiện hạn chế m R
Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi bề rộng bản b = 1m:
Chọn đường kính cốt thép, khoảng cách a giữa các thanh thép: TT s 100( ) s a f cm
Bố trí cốt thép với khoảng cách a BT a TT , tính lại diện tích cốt thép bố trí:
+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
nằm trong khoảng 0,3%÷0,9% là hợp lý
Nếu 8 chọn AII có Rs = Rsc = 280Mpa
Bêtông B25 có Rb = 14,5 Mpa Để đảm bảo an toàn và đơn giản trong thi công, chúng ta sẽ sử dụng giá trị mô men âm lớn nhất để tính toán thép chịu cho cả hai đầu gối, đồng thời sử dụng giá trị mô men dương lớn nhất để tính toán thép chịu mô men dương cho ô bản.
- Cốt thép chịu momen dương theo phương cạnh ngắn: M max + )15 N m
= = Chọn thép 6 với a = 150 mm A s Tk 8mm 2
hàm lượng thép thực tế là: min 0
2.4.1.4 Cốt thép mũ chịu momen âm: max 6965
= = mm 2 = 3,77 cm 2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0
2.4.2 Tính toán cốt thép ô sàn loại 4(ô S14 1,5X5,3m)
Xét tỉ số l2/l1=5,3/1,5 = 3,53 2 Tính toán theo ô bản loại dầm
- Cốt thép chịu momen dương theo phương cạnh ngắn:
= = mm 2 =0,85cm 2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min 0
=b h = = = Vậy ta bố trí chịu momen dương theo cấu tạo
- Cốt thép mũ chịu momen âm (lấy a = 1,5cm ho1 = 10-1,5=8,5cm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min
Tại biên là khớp ta đặt cốt thép theo cấu tạo, thỏa mãn yêu cầu không ít hơn 5
6 trên một mét dài và không ít hơn 1/3 diện tích cốt thép chịu lực ở giữa nhịp
Cụ thể ta bố trí cốt thép cấu tạo 6a200e
- Cốt thép phân bố: Cốt phân bố đặt thẳng góc với cốt chịu lực có nhiệm vụ:
+ Giữ vị trí của cốt chịu lực khi đổ bê tông
+ Phân phối ảnh hưởng của lực tập trung cho các cốt chịu lực lân cận
+ Chịu ứng suất do co ngót và nhiệt độ gây ra
Đường kính cốt thép phân bố từ 4 đến 8 mm, với yêu cầu số lượng không dưới 20% cốt chịu lực tại tiết diện có momen lớn nhất khi ô bản có kích thước 2𝑙1 ≤ 𝑙2 ≤ 3𝑙1, và không dưới 15% khi ô bản có kích thước l2 ≥ 3l1 Khoảng cách giữa các cốt thép phân bố nên được duy trì trong khoảng từ 250 mm đến 300 mm.
* Bảng tính cốt thép sàn tầng 2 : (Tra phụ lục: Bảng 1)
TÍNH TOÁN CẦU THANG
Các số liệu tính toán của vật liệu
- Bê tông B25 có: Rb = 14,5Mpa
- Cốt thép CI có: Rs = Rsc = 225MPa
- Cốt thép CII có: Rs = Rsc = 280MPa
Kích thước cầu thang : chọn b= 250mm, h0mm
Góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng nằm ngang là:
= =b = - Bản thang làm việc theo bản loại dầm kê lên cốn C và tường
- Cốn C: liên kết ở hai đầu: dầm chiếu nghỉ và dầm sàn
- Dầm chiếu nghỉ DCN liên kết ở hai đầu: gối lên tường
Sơ bộ chiều dày bản:
l2=3,73 >2.l1=2x1,4= 2,8m Bản làm việc theo phương cạnh ngắn (bản dầm) Chọn hệ số m= 30
Giá trị này khá nhỏ nên chọn chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ bằng 8cm.
Tải trọng
Tính tải trọng cho 1m 2 theo mặt phẳng bản
Lớp 1: đá granite dày δ1 mm, γ1= 28kN/m 3 :
= Lớp 2: vữa xi măng lót dày 2 mm, γ2kN/m 3 :
= Lớp 3: bậc xây gạch đặc γ3= 18 (kN/m 3 ):
= Lớp 4: lớp vữa xây dày 4 mm, γ4= 16 (kN/m 3 ) g4=n . 4 4 =1,3.0,015.16=0,312(kN/m 2 )
Lớp 5: bản BTCT dày 5 mm, γ5= 25(kN/m 3 ): g6=n . 5 5 =1,1.0,08.25=2,2(kN/m 2 )
Lớp 6: Vữa trát mặt dưới dày 6mm γ5= 16(kN/m 3 ): g6=n . 6 6 =1,3.0,015.16=0,312(kN/m 2 )
Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bản thang: gb=g1+ g2+ g3+g4+g5+g6=0,844+0,567+1,326+0,312+2,2+0,312=5,532( kN/m 2 )
Lấy hoạt tải theo TCVN 2737- 1995 cho cầu thang p tc = 3(kN/m 2 ) Từ đó ta có
Với n là hệ số độ tin cậy, lấy n= 1,2 khi p tc 2 (kN/m 2 )
Giá trị ptt đại diện cho tải trọng phân bố trên 1m² bề mặt theo phương ngang Do đó, cần chuyển đổi giá trị này sang tải trọng phân bố theo phương vuông góc với mặt phẳng bản.
2 2 l = = P qd =P tt cos=3,6 0,8716 3,085 = (kN/m 2 ) Tổng tải trọng thẳng đứng phân bố trên diện tích bề mặt bản thang: q b =g b +p qd = 5,532+3,085= 8,617(kN/m 2 ) Tải trọng q b được phân tích thành hai thành phần:
Thành phần tải trọng q n được xác định bằng công thức q n = q b cosα = g b tt cosα + p tt cos 2 α, trong đó tải trọng này tác động theo phương vuông góc với mặt phẳng bản Điều này gây ra hiện tượng uốn trong bản thang, vì vậy cần sử dụng nó để xác định nội lực nhằm tính toán thép.
Thành phần tải trọng q t được tính bằng công thức q t = q b sinα, tác động theo phương song song với mặt phẳng bản, gây ra lực nén trong bản Lực nén này do bê tông của bản chịu đựng, vì vậy không sử dụng nó để xác định nội lực.
Ta có: l2=3,73>2.l1=2.1,4= 2,8m Bản làm việc theo phương cạnh ngắn (bản dầm).Tính toán cắt dải bản rộng 1m theo phương làm việc của bản thang.
Tính toán bản thang
Hình 3.1 Sơ đồ tính bản thang
; Momen tại gối để an toàn ta lấy bằng 0.4 Mn
Với: q= qn= qb cosα=8,7.0,8716=7,583 (kN/m)
- Cốt thép chịu momen M160(kN.m)
= = mm 2 = 1,27 cm 2 Chọn thép 6 as= 28.5 mm 2
= = Chọn thép 6 với a = 200 mm a TK s = 142,5mm 2
Kiểm tra hàm lượng cốt thép thực tế bố trí là: min 0
Tính toán cốn thang C1
Hình 3.2 Sơ đồ tính cốn thang
Tiết diện hình chữ nhật có lc= a/cosα= 3,2/0,872=3,67m hc= 1 1
Chọn cốn C1 và C2 có tiết diện hc0cm, bcm
- Tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng trên 1 m dài cốn C1 bao gồm:
+ Trọng lượng bêtông: gbt = n..b ( h-hb) = 1,1.25.0,1.(0,3 - 0,08) 0,605(kN/m )
+ Trọng lượng vữa trát: gtr = n ..(b + 2h – hb)
=1,3.16.0,015.(0,1+2.0,3-0,08) = 0,193(kN/m) -Trọng lượng lan can: glc = 0,3 kN/m
+ Trọng lượng bản thang truyền vào: gb = 1 8, 617.1, 4 6, 032
- Tổng tải trọng theo phương đứng qc=6,032+0,3+0,193+0,605=7,13(kN/m)
- Tải trọng tác dụng vuông góc với cốn C1: qc= gb.cosα= 7,13.0,8716= 6,11(kN/m)
3.4.3 Tính toán nội lực và cốt thép
Từ sơ đồ tính ở trên ta xác định được giá trị momen và lực cắt:
Qg = = = kN a) Tính cốt dọc:
- Tại giữa nhịp có mômen dương lớn nhất: Mmax = 10,65 kN.m
Chọn abv= 3cm => tính được h0= 30 – 3= 27cm
- Diện tích cốt thép dọc :
Thép cấu tạo chịu momen âm chọn 112 b)Tính cốt đai:
Lực cắt lớn nhất: Qmax = 11,407 kN
Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông: Q b min = b 3 (1 + n ) R b h bt 0
+ b 3 : hệ số phụ thuộc loại bê tông; b 3 = 0,6 với bê tông nặng
+ n : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc; n = 0
+ Rbt: cường độ tính toán về chịu kéo của bê tông; Rbt= 1,05MPa
Ta có Qmax = 11,407 kN qn= qb.cosα=7,385(kN/m)
Vậy ta lấy tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ để tính cho cả ô sàn
Bản làm việc theo phương cạnh ngắn Tính toán cắt dải bản rộng 1m theo phương làm việc của bản
Hình 3.3 Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ q l 00 1
Tính dầm chiếu nghỉ
Chọn thép 6 với a = 200mm a TK s 2.5mm 2
Kiểm tra hàm lượng cốt thép thực tế bố trí là: min 0
Chọn kích thước tiết diện dầm chiếu nghỉ: h = 30 cm, b = 20 cm
-Tải trọng tác dụng lên dầm CN1
+Trọng lượng bêtông: q1 = n..b.( h-hb) = 1,1.25.0,2.(0,3-0,08) = 1.21 kN/m
+Trọng lượng vữa trát: q2 = n ..(b + 2h - 2hb)= 1,3.16.0,015.(0,2+2.0,3-2.0,08)
= 0,199 kN/m + Do chiếu nghỉ truyền vào: Đoạn chiếu nghỉ: q31 = qcn 1 7, 544.1, 4 5, 281
+ Do trọng lượng lan can: q4=0,3(kN/m)
Tổng tải trọng phân bố:
Lực tập trung: do cốn C1, truyền vào: P=0,5.qc.lc=0,5.7,13 3,2,41(kN)
3.6.2 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ: nhịp L$50m
Hình 3.4 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ
Hình 3.5 Mô men dầm chiếu nghỉ M(kN)
Hình 3.6 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ Q(kN)
(Chọn tiết diện nguy hiểm nhất để tính toán) a) Thép chịu momen dương
Diện tích cốt thép dọc : As 0
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ% 0
Ta lấy theo cấu tạo 212 c) Tính cốt đai:
Lực cắt lớn nhất trong dầm Qmin= 27.65kN
Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông: Q b min = b 3 (1 + n ) R b h bt 0
+ b 3 : hệ số phụ thuộc loại bê tông; b 3 = 0,6 với bê tông nặng
+ n : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc; n = 0
+ Rbt : cường độ tính toán về chịu kéo của bê tông; Rbt= 1,05MPa
Qmax',65(kN) 15 (cm)
Ta chọn chiều dày vách là 30 (cm).
Tải trọng tác dụng vào công trình và nội lực
4.3.1 Cơ sở xác định tải trọng tác dụng
Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cứ Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động 2737-1995:
Tĩnh tải: Giải pháp kiến trúc đã lập, cấu tạo các lớp vật liệu
Hoạt tải sử dụng dựa vào tiêu chuẩn
Hoạt tải gió tính cho tải trọng gió tĩnh (không tính gió động)
4.3.2 Trình tự xác định tải trọng
4.3.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn:
Cấu tạo các loại sàn:
- Gạch lát dày 8 mm - Gạch lát dày 8 mm
- Vữa lót dày 20 mm - Vữa lót dày 20 mm
- Sàn BTCT dày 100 mm - Sàn BTCT dày 100 mm
- Vữa trát trần dày 15 mm - Vữa trát trần dày 15 mm
S3 (Sàn phòng vệ sinh, ban công) M1 ( Sân thượng và mái)
- Gạch lát dày 8 mm - Gạch lá nem dày 20 mm
- Vữa láng chống thấm dày 20 mm - Vữa lót xi măng dày 20 mm
- Sàn BTCT dày 100 mm - Gạch lá nem dày 20 mm
- Vữa trát trần dày 15 mm - Vữa láng chống thấm dày 20 mm
- Vữa trát trần dày 15 mm
- Lát gạch Ceramic dày 20 mm - Lát gạch Ceramic dày 20 mm
- Vữa ximăng B5 dày 30 mm - Vữa ximăng B5 dày 30mm
- Bậc gạch M75 150x300 - Bản BTCT dày 100mm
- Bản BTCT dày 100mm - Vữa trát trần 15 mm
20h cm h v t = - Vữa trát trần 15 mm
Bảng 4.2: Tính trọng lượng các lớp cấu tạo sàn S1, S2
TT Các lớp sàn Dày g q tc n q tt
Bảng 4.3: Tính trọng lượng các lớp cấu tạo sàn S3
TT Các lớp sàn Dày g q tc n q tt
Bảng 4.4: Tính trọng lượng các lớp cấu tạo sàn mái
TT Các lớp sàn Dày g q tc n q tt
Bảng 4.5: Trọng lượng các lớp cấu tạo cầu thang
Cấu tạo các lớp (kG/m ) q tc (kG/m 2 ) n q tt (kG/m 2 )
Vữa trát trần dày 15 mm 1800 27 1.3 35.1
Bảng 4.6: Trọng lượng các lớp cấu tạo chiếu nghỉ
Cấu tạo các lớp g(kG/m 3 ) q tc (kG/m 2 ) n q tt (kG/m 2 )
Vữa trát trần dày 15 mm 1800 27 1.3 35.1
4.3.2.2 Hoạt tải tác dụng lên sàn
- Vì tầng 1 là siêu thị nên hoạt tải sàn tầng 1 ta đều lấy bằng 480 daN/m 2 cho tất cả các ô sàn
- Từ tầng 2 đến 8 là chung cư nên ta chia tải trọng theo công năng làm việc:
+ Lấy chung tất cả các ô sàn là: 240 daN/m 2
- Tầng mái không có hoạt tải tác dụng
4.3.2.3 Tĩnh tải tác dụng lên dầm
- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm (Chương trình ETAB 9.7.4 tự tính với hệ số vượt tải là 1,1)
- Tĩnh tải do sàn truyền về dầm
- Tĩnh tải do trọng lượng tường, cửa, vách kính và lớp vữa trát dầm tác dụng lên dầm :
Tường ngăn xây bằng gạch có g = 1500 (daN/m 3 ), mỗi bức tường cộng thêm 1,5 cm vữa trát (mỗi bên): có vt 00 N/m 3
Chiều cao tường được xác định: ht = H-hd
Trong đó: ht: chiều cao tường,
H: chiều cao tầng nhà hd: chiều cao dầm trên tường
Trọng lượng tường ngăn trên dầm được qui đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm
Công thức qui đổi tải trọng tường, cửa, kính trên ô sàn về tải trọng phân bố trên dầm: tt (S -S ).(n δ γ +2.n δ γ ) + n S γt c t t t v v v c c c g = (daN/m) l d
St(m 2 ): diện tích bao quanh tường
Diện tích cửa được tính bằng Sc(m²), trong đó nt, nc, và nv là hệ số độ tin cậy cho tường, cửa và vữa trát với giá trị tương ứng là nt=1,1; nc=1,3; nv=1,3 Chiều dày của mảng tường được ký hiệu là δt, trong khi trọng lượng riêng của tường là ɣt=1500(daN/m³) Chiều dày của vữa trát là δv=0,015(m) và trọng lượng riêng của vữa trát là ɣv=1600(daN/m³) Trọng lượng của 1m² cửa được tính là ɣc=25(daN/m²), và chiều dài dầm được ký hiệu là ld(m).
Với dầm có vách ngăn là kính bên trên: tt (S -S ).n γ + n S γ t c k c c c g = k (daN/m) l d
Khi tường xây trên dầm là tường đặc, chỉ có phần tường trong góc 60 độ truyền lực xuống dầm, trong khi phần tường còn lại trong góc 30 độ sẽ truyền lực vào cột, tạo thành lực tập trung.
Hình 4.5 Sơ đồ truyền tải tường đặc vào dầm và nút khung
-Trọng lượng các lớp vữa trát dầm dày 1,5cm phân bố đều trên dầm tùy thuộc vào từng loại tiết diện dầm như sau:
Tính toán tải trọng tác dụng lên công trình
- Tải trọng từ sàn truyền về dầm ta có bảng sau:
-Tải trọng tường cửa truyền về dầm ta có bảng sau:
- Hoạt tải từ sàn truyền lên dầm ta có bảng sau:
Hình 4.6 Sơ đồ ký hiệu tên dầm
- Vì công trình có chiều cao 36,9m < 40m nên ta chỉ tính gió tĩnh tác dụng lên công trình
Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng trên TP Nha Trang, thuộc vùng II.A có Wo= 0.95(kN/m 2 )
C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6 TCVN 2737-1995
K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2
Tải trọng quy về thành các lực tập trung tại tâm hình học của từng sàn theo các phương xác định theo công thức:
Với Si là diện tích mặt đón gió theo phương đang xét
- Tải trọng gió tác dụng lên phương X:
- Tải trọng gió tác dụng lên phương Y:
+ Trình tự thao tác trên phần mềm ETABS 9.7.4
Chọn hệ đơn vị cho bài toán: Dùng hệ đơn vị kN-m
Khai báo mô hình khung không gian kết hợp với lõi cứng của công trình trên chương trình Etabs V9.7.4
Z (m) H(m) k j (kG/m²) (kG/m²) (m) (kG/m²) W jX (T) W jXX (T)
0.00 TANG HAM 3.90 0.000 0.000 0.000 4.350 0.000 0.000 0.000 ÁP LỰC GIÓ HÚT (H)
TỔNG ÁP LỰC GIÓ TĨNH (Đ+H)
HỆ SỐ ĐỘ CAO ÁP LỰC GIÓ ĐẨY (Đ)
Z (m) H(m) k j (kG/m²) (kG/m²) (m) (kG/m²) W jY (T) W jYY (T)
34.40 TANG MAI 3.70 1.247 94.785 71.089 1.850 165.874 14.76 -14.760 30.70 TANG 8 3.70 1.222 92.860 69.645 3.700 162.506 28.92 -28.921 27.00 TANG 7 3.70 1.194 90.735 68.051 3.700 158.786 28.26 -28.259 23.30 TANG 6 3.70 1.163 88.355 66.267 3.700 154.622 27.52 -27.518 19.60 TANG 5 3.70 1.127 85.643 64.232 3.700 149.876 26.67 -26.673 15.90 TANG 4 3.70 1.085 82.473 61.855 3.700 144.327 25.69 -25.686 12.20 TANG 3 3.70 1.035 78.627 58.970 3.700 137.597 24.49 -24.488 8.50 TANG 2 3.70 0.969 73.667 55.250 3.700 128.917 22.94 -22.943 4.80 TANG 1 4.80 0.874 66.455 49.841 4.250 116.296 23.77 -23.774
HỆ SỐ ĐỘ CAO ÁP LỰC GIÓ ĐẨY (Đ) ÁP LỰC GIÓ HÚT (H)
TỔNG ÁP LỰC GIÓ TĨNH (Đ+H)
Tạo ra các đường lưới (Grid) với các khoảng cách (Spacing) nhỏ theo môđun công trình theo 2 phương x, y Hiệu chỉnh đường lưới
Khi khai báo số tầng và chiều cao tầng, bạn cần hiệu chỉnh chiều cao từng tầng, đặt tên cho các tầng và chọn chế độ Similar Stories với tầng chủ là tầng 4, để dễ dàng vẽ nhanh các tầng giống nhau.
+ Khai báo đặc trưng vật liệu:
Sử dụng bêtông B25 để thiết kế cho tất cả các cấu kiện
Vào Define/Material Properties/Add New Material
Với bêtông B25, các dữ liệu về đặc trưng vật liệu khai báo vào chương trình Etabs v9.7.1 như sau:
+ Khai báo tiết diện hình học:
Khai báo các phần tử dầm:
Vào Define/Frame Sections/Add Rectangular
Section Name Material Depth (t3) Width (t2)
(Nhớ khai bao phần Reinforcement là Beam.)
+ Khai báo các phần tử cột :
Vào Define/Frame Sections/Add Rectangular
Section Name Material Depth (t3) Width (t2)
+ Khai báo phần tử vách:
Vào Define/Wall-Slab-Deck Section
Section Name Material Chọn Membrane Bending Type
+ Khai báo trường hợp tải trọng:
Theo Trạng thái Giới hạn thứ II, dao động của công trình được xem như một dạng biến dạng, do đó trọng lượng công trình được xác định là trọng lượng tiêu chuẩn, bao gồm Tĩnh tải và % Hoạt tải Hệ số chiết giảm được áp dụng theo TCXD229-1999 là 0,5 cho các công trình dân dụng đang được tính toán.
+ Vẽ mô hình sơ đồ tính:
Khi vẽ, cần tuân thủ nguyên tắc vẽ phần tử Frame từ trái qua phải và từ dưới lên trên, đồng thời vẽ phần tử Shell dựa trên các trục tọa độ của tấm Điều này giúp quản lý dữ liệu hiệu quả khi xuất kết quả nội lực.
Khi thiết kế sàn và vách, cần chú ý chia nhỏ các phần tử Shell sao cho các điểm nút giữa chúng trùng khớp, nhằm đảm bảo hai tấm Shell liên kết chặt chẽ với nhau.
Khi vẽ vách thang máy phần chừa lỗ cửa ta khai báo spanrel ở các tầng
Hình 4.7 Mô hình công trình với phần mềm ETABS 9.7.4
Chọn sàn và thực hiện gán tĩnh tải cùng với hoạt tải; lưu ý rằng giá trị tĩnh tải chưa bao gồm trọng lượng bản thân của kết cấu (Tải trọng được lấy từ phần tính toán tải trọng).
+ Gán điều kiện biên cho kết cấu:
Gán liên kết ngàm ở các vị trí móng: Vào Assign/Joint/Point/Restraints chọn liên kết ngàm
+ Khai báo sàn tuyệt đối cứng:
Chọn lần lượt các tầng, vào Assign /Shell-Area/Area Diaphragms
+ Khai báo bậc tự do cho phép:
Với trường hợp khai báo
+ Thực hiện tính toán: chạy chương trình
Từ kết quả phân tích của chương trình tính toán ta có các Mode dao động, gió động được tính theo TCVN 229:1999
Sử dụng phần mềm Etab 9.7.1 để tính toán nội lực Nhập tất cả các tải trọng đã tính toán ở phần trên vào chương trình để tính toán
4.3.4.1 Các trường hợp tải trọng
+ Khai báo vào phần mềm các trường hợp tải trọng:
GTX: Gió tĩnh theo phương OX (Từ trái sang phải)
GTXX: Gió tĩnh theo phương OX (Từ phải sang trái)
GTY: Gió tĩnh theo phương OY (Từ trước ra sau)
GTYY: Gió tĩnh theo phương OY (Từ sau ra trước)
Tính khung trục 3
Từ biểu đồ nội lực do phần mềm ETABS cung cấp, chúng ta có thể xác định nội lực và tổ hợp các nội lực tại các tiết diện của dầm ở các tầng Qua bảng tổ hợp nội lực, cần chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm để tiến hành tính toán cho từng tiết diện Việc này giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn cho kết cấu.
- Giá trị Mmax +, Mmin - để tính cốt thép dọc
- Giá trị Q max để tính cốt thép đai
4.4.1.1 Với tiết diện chịu mômen âm:
Bản cánh nằm trong vùng chịu kéo nên không tham gia chịu lực với sườn, tính cốt thép theo cấu kiện chịu uốn tiết diên chữ nhật (bxh)
- Sơ bộ chọn a: a: khoảng cách từ mép ngoài của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Chiều cao tiết diện tính toán: h0 = h – a
+ Nếu αm >αR Tăng kích thước tiết diện (b, h) hoặc tăng cấp độ bền bê tông hoặc tính cốt kép
+ Nếu αm≤ αR với αR tra bảng dựa vào cấp độ bền của bê tông: αR= 0,418
- Xác định lượng cốt thép yêu cầu:
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép : max min 100%
+ Nếu μ< μmin ta lấy As tt =μmin b.h0
+ Nếu Mmin ≥0 đặt thép theo cấu tạo
4.4.1.2 Với tiết diện chịu mômen dương:
Bản cánh nằm trong vùng nén nên tham gia chịu lực với dầm, tiết diện tính toán là tiết diện chữ T
- Chiều rộng cánh đưa vào trong tính toán: b = b+2.S ' f c
Trong đó: Sc là trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:
+ 1/6 nhịp tính toán của dầm: 9000/6 = 1500 (mm)
+ 1/2 khoảng cách giữa 2 mép trong dầm này với dầm bên cạnh song song với nó
- Xác định vị trí trục trung hoà:
+ Nếu Mmax≤ Mf thì trục trung hoà qua cánh, tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật (bfxh)
+ Nếu Mmax> Mf thì trục trung hoà qua sườn, tính cốt thép theo bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min o
Hợp lí: 0,8% t 1,5% Thông thường với dầm lấy min =0,15% Đối với nhà cao tầng ma x = 5%
4.4.2 Tính toán cốt thép đai
4.4.2.1 Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm Điều kiện: Q0,3. 1 b 1 R b b.h 0
+ 1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện Ta có:
+ b 1 : Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau Ta có b 1 =1−.R b
− Khi điều kiện trên không thoả mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông
4.4.2.2 Kiểm tra điều kiện tính toán: Q ≤ Q b,o
- Với Qb,o là khả năng chịu cắt của bêtông khi không có cốt đai, xác định như sau:
Kiểm tra Qb,o< Qbmin thì lấy Qb,o= Qbmin rồi tính lại C 2 4
Qb,o> 2.5Rbtbo thì lấy Qb,o= 2.5Rbtbo rồi tính lại C 2 4
Kiểm tra Q ≤ Qb,o : bêtông đủ chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo
Q > Qb,o: cần tính toán cốt đai
4.4.2.3 Tính toán cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt
− Ta sẽ tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên Ta có điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng như sau: QQ b +Q SW = q q c c
Công thức Mb = b2.(1+f +n).Rbt.b.h0 2 mô tả mối quan hệ giữa chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục cấu kiện (c), tải trọng thường xuyên liên tục trên dầm (q1) và khả năng chịu cắt của cốt đai (qsw).
− Khi tính toán người ta xác định qsw như sau:
trong đó Qb1 = 2 M b q 1 thì b b sw M
− Trong cả hai trường hợp trên, qsw không được lấy nhỏ hơn
− Tính toán chiều dài khu vực gần gối tựa:
Mặt cắt nghiêng c1 có chiều dài hình chiếu trên trục cấu kiện là l1, với khoảng cách cốt đai s1 tương ứng với khả năng chịu cắt của cốt đai là qsw1.
Ngoài đoạn l1 các chỉ tiêu cốt đai tương ứng là s2 và qsw2 Việc tính toán tiến hành như sau:
+ Khi q1>qsw1 - qsw2 thì: w1 01 ax 1
Hình 4.10 Tính toán cốt treo
Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính tính toán lớn nhất là F
Diện tích cốt đai cần thiết: w 0 w
Trong đó: h0= h-a hs= hdc-hdp-a: khoảng cách từ vị trí đặt lực giật đứt đến trọng tâm tiết diện cốt thép dọc
Rsw: cường độ chịu kéo tính toán của cốt đai
Sơ lượng đai cần thiết là:
Trong đó: As: diện tích thép làm cốt đai; ns: số nhánh đai
Dựa vào khung không gian trong Etabs ta xuất ra được nội lực như sau:
+ Tại dầm phụ gác lên dầm B233 có: Tĩnh tải + Hoạt tải = 47,16 + 43,63 = 90,79 (kN) + Tại dầm phụ gác lên dầm B261 có: Tĩnh tãi + Hoạt tải = 42,31 + 28,94 = 71,25 (kN)
- Ở tầng 1 (tính luôn cho các tầng trên):
+ Tại dầm phụ gác lên dầm B233 có:
Tại nút 258: Tĩnh tải + Hoạt tải = 63,35 + 26,01 = 89,36 (kN)
Tại nút 103: Tĩnh tải + Hoạt tải = 55,87 + 18,7 = 74,57 (kN)
+ Tại dầm phụ gác lên dầm B261 có:
Tại nút 115: Tĩnh tãi + Hoạt tải = 50,44 + 12,95 = 63,39 (kN)
Tại nút 262, tổng lực cắt được tính bằng cách cộng lực tĩnh tãi và lực hoạt tải, cụ thể là 89,09 kN + 29,3 kN, cho ra giá trị 118,39 kN Để đơn giản hóa trong quá trình thi công, chúng ta sẽ sử dụng giá trị lực cắt lớn nhất là F = 118,39 kN để tính toán và bố trí cốt treo cho các vị trí khác.
Diện tích cốt đai cần thiết: 1 115 1 2
= − = − Trong đó: h0= h-a = 650-35 a5 (mm) hs= h0-hdp = 615-500= 115 (mm) ns=2, Rsw"50 daN/cm 2
Dựng đai ỉ10 cú As=0,785 cm 2 , số nhỏnh ns=2 Số lượng đai cần thiết là:
= n a = Vậy mỗi bờn mộp dầm phụ đặt 2 đai ỉ10, trong đoạn hs= 115 với khoảng cỏch giữa các đai là 50mm
4.4.4 Tính toán cốt thép dầm khung
- Tải trọng tĩnh tãi và hoạt tải tác dụng lên khung:
- Biểu đồ momen của các trường hợp tải trọng:
- Ký hiệu và tên gọi cột dầm khung trục 3 trong Etabs:
Hình 4.20 Tên gọi cột dầm trong Etabs
Hình 4.21 Sơ đồ tải trọng sàn tác dụng vào dầm khung trục 3
4.4.5 Tính toán thép dọc dầm
4.4.5.1 Tổ hợp nội lực dầm
4.4.5.2 Tính thép dọc dầm khung
4.4.6 Tính toán thép đai dầm
4.4.6.1 Tổ hợp lực cắt dầm khung trục 3
4.4.6.2 Thép đai dầm khung trục 3
4.4.7 Tính toán thép dọc cột
4.4.7.1 Tổ hợp nội lực cột
4.4.6 Tính toán thép dầm dọc trục C và dầm phụ trục 2A
4.4.6.1 Tổ hợp nội lực dầm dọc trục C
4.4.6.3 Tổ hợp nội lực dầm phụ trục 2A