khoa luận tốt nghiệp. Thiết kế thi công khách sạn thanh toàn, phú lãm, hà đông, hà nội

- Móng: Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất thông qua móng nó được tạo thành từ một hoặc nhiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ THI CÔNG KHÁCH SẠN THANH TOÀN

Hà Nội, 2021

LỜI CẢM ƠN

Trải qua 4 năm học tập tại trường Đại học Lâm nghiệp, khóa luận tốt nghiệp xem như một môn học cuối cùng của sinh viên Trong quá trình thực hiện khóa luận đã giúp em tổng hợp tất cả kiến thức đã học ở trường Đây là thời gian quý giá để em có thể làm quen với công tác tính toán, thiết kế, tập giải quyết các vấn đề mà em sẽ gặp trong tương lai

Kết quả của khóa luận là sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các thầy giáo, các cô giáo và công ty thực tập Nhân dịp này em xin cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường, trong khoa Cơ Điện – Công Trình đã trang bị cho em những kiến thức quý báu trong chương trình học tại trường và giúp em trong quá trình làm khóa luận

Đặc biệt em xin cảm ơn thầy giáo Hoàng Gia Dương đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Đây là đồ án có khối lượng công việc rất lớn bao gồm tất cả các bước từ thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật Chính vì vậy mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để em có thêm nhiều kiến thức bổ ích và bài khóa luận được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Lê Thanh Toàn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1 1.1 Giới thiệu công trình 1

1.1.1 Chủ đầu tư công trình 1

1.1.2 Đặc điểm của khu vực xây dựng công trình 1

1.2 Tiêu chuẩn thiết kế kiến trúc công trình 2

1.3 Qui mô công trình 3

1.4 Giải pháp kiến trúc công trình 3

1.4.1 Qui hoạch tổng mặt bằng 3

1.4.2 Giải pháp mặt bằng và mặt đứng 4

1.4.3 Giải pháp giao thông trong công trình 5

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN SƠ BỘ GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 6

2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình 6

2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng 6

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng 11

2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình 13

2.2 Các tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế kết cấu công trình 13

2.3 Vật liệu sử dụng trong thiết kế kết cấu chính công trình 13

2.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện 14

2.4.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột 14

2.4.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách, lõi 15

2.4.3 Lựa chọn tiết diện dầm 15

2.4.4 Lựa chọn chiều dày sàn 16

2.5 Lập mặt bằng kết cấu các tầng trong công trình 17

2.6 Tính toán tải trọng 17

2.6.1 Tải trọng thường xuyên 17

2.6.2 Tải trọng tạm thời dài hạn 18

2.6.3 Tổ hợp tải trọng 19

2.7 Lập mô hình tính toán công trình 20

Chương 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CÁC CẤU KIỆN CHÍNH PHẦN THÂN CÔNG TRÌNH 21

3.1 Thiết kế kết cấu cấu kiện cột công trình 21

3.1.1 Nội lực thiết kế cấu kiện cột 21

3.1.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cấu kiện cột 26

3.2 Thiết kế kết cấu cấu kiện dầm công trình 36

3.2.1 Nội lực thiết kế cấu kiện dầm 36

3.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cấu kiện dầm 39

3.2.3 Thiết kế cho cấu kiện dầm ( trục F) 46

3.2.4 Thiết kế co giãn ( khe nhiệt ) 50

Chương 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN CÔNG TRÌNH 53

4.1 Cơ sở lý thuyết tính toán cấu kiện sàn 53

4.1.1 Các trường hợp tính toán 54

4.1.2 Tính toán bản một phương 56

4.1.3 Tính toán bản hai phương 58

4.1.4 Bài toán tính toán cốt thép 62

4.2 Thiết kế cho cấu kiện sàn 63

4.2.1 tính toán sàn phòng ngủ (tầng 4 ô sàn S5) 63

Chương 5 THIẾT KẾ KẾT CẤU NGẦM CÔNG TRÌNH ( MÓNG) 68

5.1 Nội lực thiết kế kết cấu ngầm 68

5.2 Điều kiện địa chất thủy văn công trình 69

5.3 Lựa chọn sơ bộ phương án kết cấu ngầm cho công trình 70

5.3.1 Xác định sức chịu tải của cọc 71

5.3.2 Tính toán số lượng cọc trong đài 78

5.3.3 Xác định kích thước đài, giằng móng và sàn tầng hầm 78

5.4 Lập mặt bằng kết cấu móng cho công trình 79

5.4.1 Kiểm tra phản lực đầu các cọc trong công trình 79

5.4.2 Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng của đài 81

5.5 Kiểm tra tổng thể kết cấu móng 82

5.5.1 Kiểm tra áp lực dưới đáy móng khối qui ước 82

5.5.3 Tính toán kiểm tra cọc 85

5.6 Tính toán cốt thép đài và giằng móng 87

Chương 6 THI CÔNG PHẦN NGẦM CÔNG TRÌNH 89

6.1 Phân tích điều kiện thi công phần ngầm công trình 89

6.2 Giải pháp thi công phần kết cấu ngầm công trình 91

6.3 Các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu áp dụng 91

6.4 Công tác chuẩn bị và giải phóng mặt bằng 91

6.5 Thi công cọc và cừ 93

6.5.1 Ưu nhược điểm của phương pháp ép cọc 93

6.5.2 Lựa chọn phương pháp thi công 94

6.5.3 Các yêu cầu kỹ thuật (TCVN 9394-2012: Đóng ép cọc thi công nghiệm thu) 94

6.5.4 Tính toán khối lượng và lựa chọn máy thi công, nhân công 95

6.5.5 Các quá trình thi công ép cọc bao gồm 99

6.6 Thi công công tác đất (TCVN 4447-2012) 101

6.6.1 Thi công đào hố móng 101

6.6.2 Thi công lấp đất hố móng.( TCVN 4447-2012) 107

6.7 Thi công hệ đài, giằng móng và sàn tầng hầm dưới cùng 110

6.7.1 Lựa chọn phương án thi công 110

6.7.2 Chọn phương pháp xử lý bê tông đầu cọc 110

6.7.3 Công tác đổ bê tông lót 112

6.7.4 Gia công, lắp đặt cốt thép đài cọc và giằng móng 113

6.7.5 Công tác ván khuôn 114

6.7.6 Quá trình thi công lắp dựng cốp pha móng 121

6.7.7 Công tác bê tông 122

6.8 Thi công cột và vách lõi tầng hầm 127

6.9 Thi công hệ dầm, sàn trong tầng hầm 128

6.9.1 Thi công hệ dầm 128

6.9.2 Thi công sàn tầng hầm 128

6.10 Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường khi thi công phần ngầm 129

6.10.1 Các biện pháp đề phòng tai nạn lao động khi thi công cọc ép 129

6.10.2 Các nguy cơ gây tai nạn lao động khi đào đất hố móng 129

Chương 7 THI CÔNG PHẦN THÂN CÔNG TRÌNH 131

7.1 Phân tích điều kiện thi công phần thân công trình 131

7.2 Giải pháp thi công kết cấu thân công trình 131

7.3 Thiết kế, thi công và nghiệm thu ván khuôn, cột chống cho một tầng điển hình 134

7.3.1 Ván khuôn 134

7.3.2 Xà gồ 134

7.3.3 Hệ giáo chống (đà giáo) 135

7.3.4 Hệ cột chống đơn 136

7.3.5 Tổ hợp ván khuôn cột 136

7.3.6 Xác định tải trọng 136

7.3.7 Tính toán khoảng cách gông 137

7.3.8 Các yêu cầu chung cho công tác ván khuôn dầm, sàn 137

7.3.9 Tính ván khuôn sàn 141

7.4 Thi công và nghiệm thu cốt thép cho một tầng điển hình 144

7.4.1 Công tác cốt thép cột 144

7.4.2 Cốt thép dầm, sàn 145

7.5 Thi công và nghiệm thu bê tông cho một tầng điển hình 146

7.5.1 Công tác bê tông cột 146

7.5.2 Công tác bê tông dầm, sàn 147

7.6 Thi công công tác xây, trát tường trong công trình 151

7.6.1 Công tác xây 151

7.6.2 Lắp hệ thống điện nước 152

7.6.3 Công tác trát 152

7.6.4 Công tác lát nền 155

7.6.5 Công tác lắp dựng trần thạch cao 155

7.6.6.Công tác sơn, bả 156

Chương 8 TÍNH TOÁN TỔNG MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH 157

8.1 Tính toán khối lượng thi công các công tác chính 157

8.1.1 Nguyên tắc bố trí mặt bằng 157

8.1.2 Tính toán nhân lực phục vụ thi công (Lập bảng thống kê) 157

8.2 Tính toán diện tích kho bãi 159

8.2.1 Xác định diện tích kho bãi chứa vật liệu 159

8.3 Tính toán diện tích nhà tạm 162

8.4 Tính toán đường nội bộ và bố trí công trường 163

8.4.1.Tính toán hệ thống điện thi công và sinh hoạt 163

8.4.2.Tính toán hệ thống cấp nước cho công trường: 166

8.4.3 An toàn lao động cho toàn công trường 168

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 175

TÀI LIỆU THAM KHẢO 176

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Điều kiện quy đổi về trường hợp lệch tâm phẳng 24

Bảng 3.3 Các cặp nội lực cần 30

Bảng 3.6 Các hệ số φb và β để tính toán cốt thép đai 46

Bảng 4.1 Giá trị 1 để tính toán M1 59

Bảng 4.2 Bảng các hệ số để tính bản hai phương 60

Bảng 4.3 Bảng chọn cốt thép sàn phòng ở 67

Bảng 5.1 Nội lực chân cột xuất ra từ sap 68

Bảng 5.2 Nội lực tiêu chuẩn móng 68

Bảng 5.3 Các đặc trưng cơ lí của lớp đất dưới công trình 69

Bảng 8.1 Tính toán diện tích kho bãi 162

Bảng 8.2 Bảng chọn diện tích kho bãi 162

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ hệ khung chịu lực 6

Hình 2.2 Sơ đồ hệ tường chịu lực 8

Hình 2.3 Hình dạng các vách cứng 9

Hình 2.4 Các hệ lõi chịu lực 10

Hình 2.5 Các hệ hộp chịu lực 10

Hình 2.6 Hệ hỗn hợp Khung – Tường (Vách) chịu lực 12

Hình 2.7 Sơ đồ giằng 12

Hình 2.8 Sơ đồ khung-giằng 13

Hình 2.9 Mặt bằng kết cấu cột dầm sơ bộ 17

Hình 2.10 Mô hình công trình 20

Hình 3.1 Mô hình biểu diễn nội lực trong cột 21

Hình 3.2 Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên 22

Hình 3.3 Đặt thép theo chu vi 27

Hình 3.4 Cốt thép dọc cấu tạo 29

Hình 3.5 Các dạng tiết diện dầm 36

Hình 3.6 Các loại cốt thép trong dầm 36

Hình 3.7 Số nhánh cốt thép đai 37

Hình 3.8 Khoảng cách giữa các lớp cốt thép đai 39

Hình 3.9 Sơ đồ ứng suất của tiết diện có cốt đơn 40

Hình 3.10 Tiết diện đặt cốt thép kép chịu mô men âm 42

Hình 3.11 Sơ đồ tiết diện chữ Tcánh nằm trong vùng nén 42

Hình 3.12 Tiết diện dầm 43

Hình 3.13 Sơ đồ momen 46

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán cốt thép trong bản 53

Hình 4.2 Ô bản chịu uốn một phương 54

Hình 4.3 Ô bản chịu uốn hai phương 54

Hình 4.4 Các kích thước của ô bản 55

Hình 4.5 Sơ đồ xác định nhịp tính toán của bản 56

Hình 4.6 Mômen trong bản đơn một phương 56

Hình 4.7 Momen trong dải bản liên tục, một phương 57

Hình 4.8 Sơ đồ tính toán ô bản hai phương 58

Hình 4.9 Sơ đồ ô bản kê tự do bốn cạnh, chịu uốn hai phương 59

Hình 4.10 Sơ đồ các ô bản có một số cạnh ngàm 60

Hình 4.11 Mômen trong bản có cạnh ngàm 60

Hình 4.12 Hai cách đặt cốt thép trong bản 61

Hình 4.13 Sơ đồ tính toán sàn phòng ở bản kê 4 cạnh 64

Hình 5.1 Hình biểu thị nội lực tác dụng lên móng 68

Hình 5.2 Trụ địa chất công trình 70

Hình 5.3 Sức kháng cắt/ áp lực hiệu quả thẳng đứng: cu/‟v 75

Hình 5.4 Chiều sâu cọc/ đường kính cọc : L/d 75

Hình 5.5 Bố trí đài cọc 78

Hình 5.6 Mặt bằng móng 79

Hình 5.7 Cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp 81

Hình 5.8 Sơ đồ tính khối móng quy ước 83

Hình 5.9 Biểu đồ momen cọc khi vận chuyển 86

Hình 5.10 Biểu đồ mo men cọc khi dựng lên để đóng hoặc ép 86

Hình 5.11 Sơ đồ tính lực kéo cẩu 87

Hình 5.12 Sơ đồ tính thép đài móng 87

Hình 6.1 Cấu tạo máy ép cọc 96

Hình 6.2 Điều kiện chống lật quanh A theo phương dài 98

Hình 6.3 Điều kiện chống lật theo phương ngắn 98

Hình 6.4 Máy đầm cóc Mikasa MT55 109

Hình 6.5 Cấu tạo ván khuôn 116

Hình 6.6 Tổng hợp ván khuôn móng M1 118

Hình 6.7 Sơ đồ tính toán là ầm đơn giản có đầu thừa 118

Hình 7.1 Cấu tạo khung giáo thép 135

Hình 7.2 Sơ đồ tính ván khuôn cột 137

Hình 7.3 Sơ đồ tính toán khoảng cách xà gồ đỡ ván đáy 139

Hình 7.4 Sơ đồ tính toán khoảng cách các thanh chống xiên đỡ ván thành 140

Hình 7.5 Sơ đồ tính khoảng cách chống cho sàn 142

Hình 8.1 Mặt bằng kết cấu móng 158

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

1.1 Giới thiệu công trình

Hiện nay, đời sống của nhân dân được nâng cao rất nhiều, kéo theo đó là nhu cầu du lịch phát triển với tốc độ nhanh, đòi hỏi ngành du lịch phát triển với tốc độ nhanh hơn với tốc độ tăng của GDP, trong đó có hệ thống kinh doanh khách sạn giữ vị trí quan trọng

Sự hình thành và phát triển hệ thống khách sạn chủ yếu ở những nơi có tài nguyên thiên nhiên và tài nguyên nhân văn hoặc ở gần các tài nguyên đó.Vì vậy, phát triển kinh doanh khách sạn có tác dụng khai thác mọi tiềm năng ở địa phương và góp phần thúc đẩy kinh tế địa phương phát triển

Gần công trình khách sạn có các khu vui chơi như Công viên Hà Đông Water Fun, Công viên nước Thanh Hà, Làng lụa Vạn Phúc…

Vì vậy việc xây dựng khách sạn là rất cần thiết và hợp lý để giải quyết các vấn đề trên Chính vì những lý do trên mà công trình “khách sạn Thanh Toàn” được cấp phép xây dựng

Tên công trình: Công trình khách sạn Thanh Toàn

Địa điểm: Phú Lãm– Hà Đông – Hà Nội

1.1.1 Chủ đầu tư công trình

Công ty Xây Dựng Phúc Hưng

1.1.2 Đặc điểm của khu vực xây dựng công trình

a.Điều kiện kinh tế xã hội

Do công trình nằm trong thành phố nên điều kiện thi công có bị hạn chế, nhất là với công tác bê tông vì xe bê tông, xe chở đất chỉ có thể vào thành phố vào buổi đêm Trong thời gian thi công, nếu có nhu cầu đổ bê tông vào buổi sáng, cần làm việc với cảnh sát giao thông để xin giấy phép.Yêu cầu về công tác an toàn vệ sinh lao động, bảo vệ môi trường là rất cao

Tình hình an ninh chính trị xung quanh khu vực xây dựng rất đảm bảo, không có gì gây ảnh hưởng tới công tác tổ chức thi công dự án

b Điều kiện khí hậu thủy văn

Công trình nằm ở Hà Nội, nhiệt độ bình quân trong năm là 0

27 C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 6) và tháng thấp nhất (tháng 1) là 0

Địa chất công trình thuộc loại đất yếu nên phải chú ý khi lựa chọn phương

TCVN 4450:1987: Căn hộ ở Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 4455:1987: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - quy tắc ghi kích thước, chữ tiêu đề, các yêu cầu kĩ thuật và biểu bảng trên bản vẽ

TCVN 4601:2012: Công sở cơ quan hành chính nhà nước - yêu cầu thiết kế TCVN 4614:2012: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng – ký hiệu quy ước các bộ phận cấu tạo ngôi nhà

TCVN 5570:2012: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - ký hiệu đường trục và đường nét trong bản vẽ

ISO 9431:1990: Bản vẽ xây dựng - bố trí hình vẽ, chú thích bằng chữ và khung tên trên bản vẽ

Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng mộtt số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bày trong phần tài liệu tham khảo)

1.3 Qui mô công trình

- Diện tích khu đất là 3200 m2, trong đó diện tích xây dựng là 1500 m2, diện tích sàn các tầng là 980 m2, tổng diện tích sàn là 6860 m2 , diện tích còn lại dùng làm hệ thống khuôn viên, cây xanh, và giao thông nội bộ

Không gian trên mặt bằng điển hình công trình được ngăn cách bằng các khối tường xây do vậy rất đảm bảo về các điều kiện sinh hoạt, nghỉ ngơi cho con người sau những giờ làm việc, học tập căng thẳng

Mặt bằng công trình vận dụng theo kích thước hình khối của công trình Mặt bằng thể hiện tính chân thực trong tổ chức dây chuyền công năng

Mặt bằng công trình được lập dựa trên cơ sở yếu tố công năng của dây chuyền Phòng ở và sinh hoạt là yếu tố công năng chính của công trình Do đó, kiến trúc mặt bằng thông thoáng, tuy đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được tính linh hoạt và yên tĩnh tạo ra những khoảng không gian kín đáo và riêng rẽ, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra

Do đặc điểm công trình là khách sạn, đồng thời xung quanh đều được bố trí các đường giao thông nên việc tổ chức giao thông đi lại từ bên ngoài vào bên trong thông qua sảnh lớn được bố trí tại chính giữa khối nhà bao gồm lối đi dành cho người đi bộ và cho các phương tiện tại các nhà để xe Như vậy, hệ giao thông ngang được thiết kế với diện tích mặt bằng lớn và khoảng cách ngắn nhất

tới nút giao thông đứng tạo nên sự an toàn cho sử dụng đồng thời đạt được hiệu quả về kiến trúc

1.4.2 Giải pháp mặt bằng và mặt đứng

a Mặt bằng

Mặt bằng công trình được ghép từ 2 khối nhà hình chữ nhật, khối 1 công trình gồm 7 tầng và 1 tầng hầm dùng làm gara để xe, khối thứ 2 (khối đơn nguyên) gồm 3 tầng và 1 tầng hầm Cả hai khối nằm sát nhau

- Tầng hầm đùng làm Gara để xe

- Tầng 1 gồm có phòng ăn ở khối 2, khối 1 là nơi làm việc của ban quản

lý khách sạn ( như : phòng làm việc, bàn lễ tân, phòng ngủ ,nghỉ của nhân viên

và các phòng chức năng khác )

-Tầng 2, 3 là phòng ngủ ở khối 1, khối 2 là các phòng tắm xông hơi, masage tại các tầng có bố trí điểm bán vẽ tủ đựng đồ cho khách

- Tầng 4-7 là các phòng ngủ của khách sạn của khối 1(khối nhà 7 tầng )

- Mặt bằng mái có bố trí mái và và hệ thống thoát nước mái hợp lý

Tại mỗi tầng đều có phòng nghỉ của nhân viên phúc vụ lau và dọn dẹp phòng Mỗi tầng đều có bố trí phòng vệ sinh chung và phòng vệ sinh riêng ở mỗi phòng ngủ…

Các chi tiết khác như: gạch ốp, màu cửa kính, v.v làm cho công trình mang một vẻ đẹp hiện đại riêng

Hệ giao thông đứng bằng 1 thang máy (2 buồng ) và 3 thang bộ Hệ thống thang này được đặt tại nút giao thông chính của công trình và liên kết với các tuyến giao thông ngang

Tất cả hợp lại tạo nên cho mặt đứng công trình một dáng vẻ hiện đại, tạo cho con người một cảm giác thoải mái

Độ cao của các tầng yêu cầu phù hợp với công năng sử dụng của công trình hay bộ phận công trình Ở tầng điển hình, chiều cao tầng điển hình là 3,6 m, riêng tầng dưới cùng cao 4,5 m, mặt bằng được thiết kế rộng rãi phù hợp với chức năng phục vụ chung nên đem lại cảm giác thoải mái thư giãn cho mọi người

1.4.3 Giải pháp giao thông trong công trình

Theo phương ngang:

Mỗi tầng có 1 hành lang ở giữa, hành lang này nối liền các căn hộ với các cầu thang, bên trong các căn hộ bố trí phòng khách làm nút giao thông chính đi vào các phòng

Theo phương đứng:

Thang máy được bố trí ở khu vực giáp ranh giữa 2 khối nhà và ở gần cửa vào cũng như hành lang chính của các tầng, với 2 buồng thang máy ở gần của chính đây là lối giao thông chủ yếu theo phương đứng của công trình

Cầu thang bộ được bố trí ở gần thang máy khối nhà, đồng thời là lối thoát hiểm của công trình

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN SƠ BỘ GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN VÀ TẢI

TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

2.1.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng

a Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng

- Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm, thanh chống, thanh giằng

- Cấu kiện phẳng: Tường đặc hoặc có lỗ cửa, hệ lưới thanh dạng giàn phẳng, sàn phẳng hoặc có sườn

- Cấu kiện không gian: Lõi cứng và lưới hộp được tạo thành bằng cách liện kêt các cấu kiện phẳng hoặc thanh lại với nhau Dưới tác động của tải trọng,

hệ không gian này làm việc như một kết cấu độc lập

- Móng: Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống nền đất thông qua móng nó được tạo thành từ một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản kể trên

2.1.1.2 Các cấu kiện chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng

a, Hệ khung chịu lực

Các khung ngang và khung dọc liên kết thành 1 khung phẳng hoặc khung không gian, tải lên khung bao gồm tải trong theo phương đứng và phương ngang Để đảm bảo độ cứng tổng thể cho công trình nút khung phải là nút cứng

Hình 2.1 Sơ đồ hệ khung chịu lực

Dưới tác dụng của tải trọng, các thanh cột và dầm vừa chịu uốn, cắt vừa chịu kéo, nén Chuyển vị của khung gồm 2 thành phần chuyển vị ngang do uốn khung như chuyển vị ngang của thanh côngxon thẳng đứng, tỷ lệ này khoảng 20% Chuyển vị ngang do biến dạng của các thanh thành phần, chiếm khoảng 80% (trong đó do dầm biến dạng khoảng 65%; do cột biến dạng khoảng 15%)

Khung có độ cứng ngang bé, khả năng chịu tải không lớn, thông thường khi lưới cột bố trí đều đặn, trên mặt bằng khoảng 6-9 m, chỉ nên áp dụng cho nhà dưới 30 tầng

Về tổng thể, biến dạng ngang của khung cứng thuộc loại biến dạng cắt Khung thuần túy nên sử dụng cho nhà có chiều cao dưới 40 m Trong kiến trúc nhà cao tầng luôn có những bộ phận như hộp thang máy, thang bộ, tường ngăn hoặc bao che liên tục trên chiều cao nhà có thể sử dụng như lõi, vách cứng nên hệ kết cấu khung chịu lực thuần tuý trên thực tế không tồn tại

Để tăng độ cứng ngang của khung, có thể bố trí thêm các thanh xiên tại một số nhịp trên suốt chiều cao của nó, phần kết cấu dạng dàn được tạo thành sẽ làm việc như một vách cứng thẳng đứng Nếu thiết kế thêm các dàn ngang (tầng cứng-OUTRIGER) ở tầng trên cùng hoặc ở 1 số tầng trung gian liên kết khung còn lại với dàn đứng thì hiệu quả tăng độ cứng sẽ tăng lên và làm giảm thiểu chuyển vị ngang Dưới tác động của tải trọng ngang, kết cấu dàn ngang sẽ đóng vai trò phân phối lực dọc giữa các cột khung, cản trở chuyển vị xoay của cả hệ

và giảm mômen uốn ở dưới khung

Hệ kết cấu khung sử dụng hiệu quả cho công trình có không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Tuy nhiên hệ khung có khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra hệ thống dầm thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến không gian sử dụng và làm tăng độ cao của công trình

Chiều cao nhà thích hợp cho kết cấu BTCT là không quá 30 tầng Nếu trong vùng có động đất từ cấp 8 trở lên thì chiều cao khung phải giảm xuống Chiều cao tối đa của ngôi nhà còn phụ thuộc vào số bước cột, độ lớn các bước,

tỷ lệ chiều cao và chiều rộng nhà

b, Hệ tường chịu lực

Là một hệ tấm tường phẳng vừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng đứng, vừa là

hệ thống chịu tải trọng ngang và là tường ngăn giữa các phòng Căn cứ vào cách

bố trí các tấm tường chịu tải trọng thẳng đứng chia làm 3 sơ đồ:

Tường dọc chịu lực

Tường ngang chịu lực

Tường dọc và ngang cùng chịu lực

Hình 2.2 Sơ đồ hệ tường chịu lực

Trong các nhà mà tường chịu lực chỉ đặt theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được đảm bảo nhờ các vách cứng Như vậy, vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường thiết kế để chịu tải trọng ngang Trong thực tế, đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang bao giờ cũng chiếm

ưu thế nên các tấm tường chịu lực được thiết kế để vừa chịu tải trọng ngang vừa chịu tải trọng đứng Các tấm tường được làm bằng BTCT có khả năng chịu cắt

và chịu uốn tốt nên được gọi là vách cứng

Để đảm bảo độ cứng không gian cho công trình nên bố trí vách cứng theo

cả hai phương dọc và ngang nhà Số lượng vách theo mỗi phương xác định theo khả năng chịu tải trọng theo phương đó Ngoài ra, vách cứng cũng nên bố trí sao cho công trình không bị xoắn khi chịu tải trọng ngang

Tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường chịu tải thông qua hệ các bản sàn được xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng Do đó các vách cứng làm việc như những dầm công xon có chiều cao tiết diện lớn Khả năng chịu tải của các vách cứng phụ thuộc nhiều vào hình dáng và kích thước tiết diện ngang của nó Các vách cứng thường bị giảm yếu do có các lỗ cửa, số lượng, vị trí, kích thước lỗ cửa ảnh hưởng quyết định đến khả năng làm việc của chúng

Hình 2.3 Hình dạng các vách cứng

Các đặc điểm cơ bản của hệ tường chịu lực:

Các vách cứng đổ tại chỗ có tính liền khối tốt, độ cứng theo phương ngang lớn

Khả năng chịu động đất tốt: kết quả nghiên cứu thiệt hại do các trận động đất lớn gây ra, cho thấy rằng: các công trình có vách cứng bị hư hỏng tương đối nhẹ, trong khi các công trình có kết cấu khung bị hư hỏng nặng hoặc sụp đổ

Hệ vách cứng có trọng lượng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất tác động lên công trình có giá trị lớn Đây là đặc điểm bất lợi cho công trình thiết kế chịu động đất

Hệ kết cấu này thích hợp cho các công trình mà có không gian bị ngăn chia bên trong như nhà ở, khách sạn, bệnh viện và cho các công trình có chiều cao dưới 40 tầng

Hiện nay VLXD đa dạng nên cấu tạo tấm tường cũng đa dạng Ngoài việc xây bằng gạch đá, hệ lưới thanh tạo thành các cột đặt ngần nhau liên kết qua các dầm ngang, xiên cũng được xem là loại kết cấu này

c, Hệ lõi chịu lực

Lõi có dạng vỏ hộp rỗng tiết diện kín hoặc hở, chịu tải trọng đứng và ngang tác dụng lên công trình và truyền xuống đất nền Lõi có thể xem là sự kết hợp của nhiều tấm tường theo các phương khác nhau Trong lõi có thể bố trí hệ thống kỹ thuật, thang bộ, thang máy Sau đây là một số cách bố trí thông dụng:

Nhà lõi tròn, vuông, chữ nhật, tam giác (kín hoặc hở)

Nhà có một lõi hoặc hai lõi

Lõi nằm trong nhà hoặc theo chu vi nhà hoặc có một phần nằm ngoài

Hình 2.4 Các hệ lõi chịu lực

Trường hợp nhà có nhiều lõi cứng thì chúng được đặt xa nhau và các sàn được tựa lên hệ thống dầm lớn liên kết với các lõi Các lõi cứng được bố trí trên mặt bằng nhà sao cho tâm cứng của công trình trùng với trọng tâm của nó để tránh bị xoắn khi dao động

Lõi cứng làm việc như một consol lớn ngàm vào mặt móng công trình, lõi

có tiết diện kín, hở hoàn toàn hoặc nửa hở, tuy nhiên thực tế lõi cứng thường có tiết diện hở.Đây là hệ kết cấu được sử dụng khá phổ biến, có thể sử dụng cho những công trình có số tầng lên đến 60-70 tầng

Xuất phát từ sự phát triển của vật liệu bê tông cốt thép, nhiều công trình

có chiều cao lớn đã được xây dựng Sau một thời gian thực tế đã chứng minh rằng với những công trình quá cao (trên 30 tầng) thì việc sử dụng hệ kết cấu khung là không kinh tế do kích thước của dầm và cột quá lớn ảnh hưởng nhiều đến không gian sử dụng, kết cấu móng Nếu sử dụng các hệ vách, lõi ở bên trong

công trình thì thường công trình không đủ độ cứng, độ ổn định tổng thể cần thiết Từ đó hệ kết cấu hộp xuất hiện nhằm đáp ứng yêu cầu đặt ra cho công trình siêu cao tầng

Hệ kết cấu gồm các cột đặt dày đặc trên toàn bộ chu vi công trình được liên kết với nhau nhờ hệ thống dầm ngang gọi là kết cấu hộp (còn gọi là kết cấu ống)

Hệ hộp chịu tất cả tải trọng đứng và tải trọng ngang Các bản sàn được gối lên các kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các kết cấu trung gian khác bên trong Khi các cột đặt thưa nhau thì kết cấu làm việc theo sơ đồ khung, khi các cột đặt kề nhau và hệ dầm có độ cứng lớn thì dưới tác dụng của tải trọng ngang kết cấu làm việc như một consol Trong thực tế, khoảng cách giữa các cột biên đặt theo một mức độ cho phép cho nên kết cấu ống, thực chất nằm trung gian giữa sơ đồ biến dạng consol và sơ đồ khung

Các giải pháp kết cấu cho vỏ hộp:

Dùng các lưới ô vuông tạo thành từ các cột đặt cách nhau ở khoảng cách bé với các dầm ngang có chiều cao lớn Hệ kết cấu này rất phù hợp với bản chất toàn khối của kết cấu bê tông cốt thép Tuỳ thuộc vào chiều cao và kích thước mặt bằng công trình mà khoảng cách giữa các cột có thể từ 1,5m đến 4,5m, chiều cao của dầm từ 0,6 đến 1,2m Dùng cho nhà cao từ 40-60 tầng Dùng lưới không gian với các thanh chéo: tạo thành lưới ô vuông từ cột và dầm, tạo thành ô lưới quả tràm có hoặc không có thanh ngang Dùng cho nhà có chiều cao cực lớn trên 80 tầng Tác dụng của thanh chéo: làm tăng độ cứng ngang và chống xoắn của công trình, khắc phục tính biến dạng của dầm ngang Các thanh chéo không chỉ tạo ra một hệ giàn phẳng mà còn hoạt động tương hỗ với các giàn trong mặt phẳng vuông góc tạo thành hình chữ X giữa các cột góc trên mặt đứng

Nhìn chung hệ hộp là hệ kết cấu được sử dụng chính với những công trình cao chọc trời dạng tháp (Tower)

2.1.2 Các hệ hỗn hợp và sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng

Về mặt cấu tạo, kết cấu hệ hỗ hợp được cấu tạo từ sự kết hợp giữa 2 hay nhiều hệ kể trên: Khung-vách; Khung-lõi; Khung-hộp; Khung-Vách-Lõi

Ở hệ khung-vách có 2 sơ đồ sau: Sơ đồ giằng và Sơ đồ khung- giằng

Sơ đồ giằng: Các liên kết cột-dầm là khớp Ở sơ đồ này, khung chỉ chịu 1 phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu lực chịu Sự làm việc của nhà tương tự như hệ tường chịu lực chịu tải trọng ngang

Sơ đồ khung-giằng: Khi các cột liên kết cứng với dầm Ở sơ đồ này, khung cùng tham gia chịu tải trọng (đứng và ngang) với tường Tính chất làm việc của sơ đồ này tương tự như hệ khung cứng có các giằng đứng

Hình 2.6 Hệ hỗn hợp Khung – Tường (Vách) chịu lực

Hình 2.7 Sơ đồ giằng

Hình 2.8 Sơ đồ khung-giằng

2.1.3 Đánh giá, lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình

Căn cứ vào thiết kế kiến trúc, chức năng công trình, cùng việc phân tích

và chỉ ra ưu nhược điểm của từng hệ kết cấu chịu lực trong nhà nhiều tầng thấy rằng việc sử dụng kết cấu khung chịu lực với sơ đồ khung giằng là hợp lý nhất Với loại kết cấu này hệ thống chịu lực chính của công trình là hệ khung bao gồm cột dầm sàn toàn khối chịu lực Ưu điểm của loại kết cấu này là tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng Mặt khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản

Để đảm bảo yêu cầu tâm cứng và tâm hình học cách nhau quá dẫn đến mất ổn định xoắn tổng thể do tải trọng ngang gây ra thì tâm cứng và tâm hình học phải gần nhau

Khu vực thang máy lệch về phía trục A÷B và trục 8÷9 nên lựa chọn giải pháp kết cấu cho lòng thang máy là vách lõi chịu lực

2.2 Các tiêu chuẩn áp dụng trong thiết kế kết cấu công trình

- TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động

- TCXD 198-1997: Nhà cao tầng –Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

- TCVN 9394-2012: Đóng - Ép cọc thi công và nghiệm thu

- TCVN 7201-2015: Khoan hạ cọc bê tông ly tâm-Thi công và nghiệm thu

- TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574-2018: Thiếu kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

Ngoài các tiêu chuẩn quy phạm trên còn sử dụng mộtt số sách, tài liệu chuyên ngành của nhiều tác giả khác nhau (Trình bày trong phần tài liệu tham khảo)

2.3 Vật liệu sử dụng trong thiết kế kết cấu chính công trình

- Bê tông sử dụng: Bê tông cấp độ bền B20 có:

+ Cường độ tính toán chịu nén Rb=11,5MPa = 1150 T/m2

+ Cường độ tính toán chịu kéo Rbt=0,9MPa = 90 T/m2

+ Mô đun đàn hồi Eb=2,7x104MPa

- Cốt thép:

Loại thép Tiêu chuẩn Rs (MPa) Rsw

(MPa)

Es (MPa)

2.4 Lựa chọn sơ bộ kích thước cấu kiện

2.4.1 Lựa chọn kích thước tiết diện cột

Công thức tính tiết diện cột: (2.1)

Fs : là diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét

m: là số sàn (tầng) phía trên cột đang xét (kể cả mái)

q: là tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn gồm tải thường xuyên và tạm thời trên sàn,trọng lượng dầm, tường cột

q: lấy theo kinh nghiệm (q= (1÷1,5) T/m2)

q=10-14 kN/m2 với nhà có bề dày sàn 10-14 cm có ít tường, kích thước cột dầm thuộc loại bé

q=15-18 kN/m2 với nhà có bề dày sàn 15-20 cm có ít tường, kích thước cột dầm thuộc loại trung bình

q>=20 kN/m2 với nhà có bề dày sàn >25 cm có ít tường, kích thước cột dầm thuộc loại lớn

Ở đây hs chọn 10 cm nên ta chọn q= 12 kN/m2

Chọn tiết diện cột cứ 4 tầng thay đổi tiết diện một lần

Cột sau khi chọn phải kiểm tra lại điều kiện về độ mảnh theo phương cạnh ngắn:

     (2.3) Vd: Chọn tiết diện cột C1 của 4 tầng dưới:

Có các thông số: ms = 8 ; Fs =10,08 (m2); k=1,5; q=12 kN/m2 =1,2 T/m2Tính : N= ms.q.Fs = 8.12.10,08.100=96768 (kg)

1,5 96768 1262, 2

115

yc c

Ta có bảng lựa chọn tiết diện cột (Xem phụ lục bảng 2.1 và 2.2)

2.4.2 Lựa chọn sơ bộ tiết diện vách, lõi

+ m d=(8÷12) với dầm chính

+ m d=(12÷16) với dầm phụ

Ta có bảng lựa chọn tiết diện dầm ( Xem phụ lục bảng 2.3 )

2.4.4 Lựa chọn chiều dày sàn

Công thức tính chiều dày sàn:

s

D

h l m



(2.6)Trong đó:

+ m= (30†35) đối với bản loại dầm, bản làm việc 1 phương + m= (40†45) đối với bản kê 4 cạnh, bản làm việc 2 phương + m= (10†15) đối với bản uốn 1 phương dạng bản cong xôn + l là cạnh ngắn của bản

+ D= (0,8÷1,4) là hệ số phụ thuộc vào tải trọng

Xét tỷ số: 2

1 2

l

l   sàn 2 phương

Xét tỷ số: 2

1 2

l

l   sàn 1 phương Vd: Chọn chiều dày sàn cho ô sàn S1(5.6 x 3.6)m:

l m

D

h s  = 1 3,6 0,09

40x  m, ta chọn hs=10 cm Các ô sàn khác xem trong phụ lục bảng 2.4

2.5 Lập mặt bằng kết cấu các tầng trong công trình

Hình 2.9 Mặt bằng kết cấu cột dầm sơ bộ 2.6 Tính toán tải trọng

2.6.1 Tải trọng thường xuyên

Trọng lượng cơ bản của các vật liệu sử dụng trong công trình:

+ γi: Trọng lượng riêng lớp cấu tạo

+ δi : Bề dày lớp cấu tạo

Cụ thể với sàn phòng ở có cấu tạo các lớp như sau:

* Tải trọng thang máy

Thang máy được chọn từ catalog nhà sản xuất có trọng lượng bản thân là 1250kg và sức nâng là 1000kg

Tải trọng thang máy được kể đến gần đúng bằng cách nhập tải phân bố đều vào sàn mái:

P: giá trị tải thang máy kể vào mô hình

G: TLBT thang máy + sức tải thang máy; k: hệ số động, k = 1.5÷2

* Sàn phòng kỹ thuật thang máy, điện nước lấy như với sàn phòng ở

b Tĩnh tải tường

Tĩnh tải tường xem trong các bảng A8 và bảng A9 phụ lục A Ở đây giá trị tĩnh tải chỉ tính cho 1m chiều cao tường đơn vị khi chất vào mô hình sẽ là chiều cao tường thật nhân với tĩnh tải 1m đơn vị

2.6.2 Tải trọng tạm thời dài hạn

2.6.2.1 Hoạt tải

Hoạt tải được sử dụng tính toán tra theo TCVN2737-1995 trong đó hoạt tải đối với căn hộ gồm phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn là 200 (kG/m2), vệ sinh là150(kG/m2), hành lang và cầu thang là 300 (kG/m2), ban công và lô gia

là 200 (kG/m2), hoạt tải mái là 75 (kG/m2), hoạt tải kỹ thuật ( thang máy, điện , nước) là 750 (kG/m2)

Tính hoạt tải tính toán:

+Phòng ở, ban công: ptt=n ptc =1,2.200=240 (kG/m2) = 0,24 (T/m2) Các phòng chức năng khác xem trong bảng A10 phụ lục A

C - Hệ số khí động , c+ = 0,8 gió đẩy và c=-0,6 gió hút

n - Hệ số vượt tải, n = 1,2

Ta sử dụng phương án dồn tải gió về các dầm

-Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng của công trình:

Wiđ: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió đẩy

Wih: Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh phía gió hút

qiđ Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió đẩy

qih Tải trọng gió qui về phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió hút

Áp lực gió đẩy, gió hút được tính phụ lục bảng A11

2.6.3 Tổ hợp tải trọng

TH1=TT+HT1

TH2= TT+HT2

GIO PHAI: gió theo phương Y (GY)

GIO TRAI: gió theo phương -X (XX)

GIO TRAI: gió theo phương –Y (YY)

2.7 Lập mô hình tính toán công trình

- Mô hình sap 2000

Hình 2.10 Mô hình công trình

Chương 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CÁC CẤU KIỆN CHÍNH PHẦN THÂN

CÔNG TRÌNH 3.1 Thiết kế kết cấu cấu kiện cột công trình

3.1.1 Nội lực thiết kế cấu kiện cột

Cột trong công trình là cột chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên Nội lực tác dụng theo các phương như sau:

Nz – Lực nén dọc trục;

My – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng khung;

Mx – Mô men uốn nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng khung

Hình 3.1 Mô hình biểu diễn nội lực trong cột

Trục x là trục theo phương cạnh dài công trình, trục y là trục theo cạnh ngắn công trình

Tính toán cốt thép cho cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo tài liệu “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của Gs.Nguyễn Đình Cống Tài liệu này trình bày cách tính cốt thép theo phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn BS8110 của nước Anh và ACI 318 của Mỹ, tác giả Gs.Nguyễn Đình Cống đã dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 356-2005)

x z

y

My

Mx N

3.1.1.1 Đại cương về nén lệch tâm xiên

Nén lệch tâm xiên xảy ra khi mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện

Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy Góc giữa mặt phẳng uốn

và trục Ox là α ,có thể phân phối mômen M thành 2 thành phần tác dụng trong 2 mặt phẳng chứa trục Ox và trục Oy là Mx và My

Hình 3.2 Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên

Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng Mx ,My ,theo 2 phương trình thì mômen tổng M sẽ là

M

  (3.4) Cột chịu nén lệch tâm xiên thường gặp trong các khung khi xét sự làm việc của cột đồng thời chịu uốn theo cả 2 phương

Tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên có các cạnh cx ,cy cốt thép thường được đặt theo chu vi và đối xứng qua hai trục Trường hợp Mx và My có giá trị gần bằng nhau nên làm tiết diện vuông

3.1.1.2 Cơ sở tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên

Tài liệu tham khảo: Tính toán tiết diện cột bêtông cốt thép của GS Nguyễn Đình Cống

x

y

Phương pháp tính toán dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép.Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn của nước Anh BS8110 và của

Mỹ ACI 318 ,tác giả đã dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với TCXDVN 356 – 2005

Xét tiết diện có cạnh Cx , Cy điều kiện để áp dụng phương pháp là :

y

C

C

  ,cốt thép được đặt theo chu vi

Tiết diện chịu lực nén N, mômen uốn Mx , My độ lệch tâm ngẫu nhiên eax

và eay Sau khi xét uốn dọc theo hai phương tính được hệ số x và y Mômen

th

N N

l

Eb : Môđun đàn hồi của bêtông

J : Mô men quán tính của tiết diện theo phương đang xét

l0 : Chiều dài tính toán của tiết diện

.

o

 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cấu kiện

Với nhà nhiều tần lag có liên kết cứng giữa dầm và cột ,kết cấu sàn đổ toàn khối có từ ba nhịp trở lên   0,7

Tuỳ theo tương quan giữa giá trị Mx1 và My1 với kích thước các cạnh tương ứng mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương x hoặc theo phương y) điều kiện và kí hiệu trong bảng sau

Bảng 3.1 Điều kiện quy đổi về trường hợp lệch tâm phẳng

M M

Rs : Cường độ tính toán của cốt thép

Rb : Cường độ tính toán của bêtông

R

 : hệ số tính toán giới hạn vùng nén tra bảng phụ thuộc vào bêtông và cốt thép

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng

1

.

b

N x

h

 

- Khi x > ho thì mo = 0,4 Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng)

15 mm đối với cột và các tấm tường có chiều dày từ 15 - 25 cm

10 mm đối với cột và các tấm tường có chiều dày dưới 15 cm

Độ lệch tâm tính toán eo được xác định như sau

Với kết cấu siêu tĩnh : e0 = max (e1,ea)

l i

  , oy

y y

l i

  lấy  max(  x, y) (3.11) Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

a, Trường hợp 1 : nén lệch tâm rất bé khi o 0,3

o

e h

   tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng của nén lệch tâm e

sc b

N

R b h A

   đồng thời x1 R.h o tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé

e h

   đồng thời x1 R.h o tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn

Tính Ast theo công thức sau với k = 0,4

1

o st

3.1.1.3 Tính toán tiết diện vuông

Tiết diện vuông chịu nén lệch tâm xiên có thể được tính toán như đối với tiết diện chữ nhật như đã trình bày ở mục 3.1.1.2

Riêng đối với tiết diện vuông có cốt thép đặt đều theo chu vi với số lượng

từ 12 thanh trở lên (12,16,20,…) có thể được tính gàn đúng bằng cách quy về tiết diện tròn có đường kính D1, 05C x Tính với lực nén N và mômen tổng

Trong cấu kiện nén đúng tâm, cốt thép dọc được đặt theo chu vi (hình 3.1)

A A có trường hợp cốt thép không đối xứng

Đặt cốt thép đối xứng làm cho thi công được đơn giản Khi cấu kiện chịu moment đổi dấu có giá trị gần bằng nhau thì việc đặt cốt thép dối xứng là hợp lý

về phương diện chịu lực

Với một cặp nội lực gồm M và N đã biết thì tính toán cốt thép không đối xứng thường cho kết quả tổng lượng cốt thép ít hơn so với tính toán cốt thép đối xứng Tuy vậy trong nhiều trường hợp sự chênh lệch đó là không đáng kể

Chỉ nên tính tính toán và đặt cốt thép đối xứng trong trường hợp đặc biệt khi mà cấu kiện chiu moment không đổi dấu ( hoặc M theo chiều này khá lớn hơn M theo chiều kia) và việc tính toán chứng tỏ rằng nếu đặt cốt thép không đối xứng sẽ có hiệu quả tiếc kiệm đáng kể

Khi chưa sử dụng quá 50% khả năng chịu lực của cấu kiện thì  min= 0,05% không phụ thuộc độ mảnh

Trong một số trường hợp đặc biệt, với tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm cúng có thể đặt cốt thép dọc chịu lực đều theo chu vi Làm như vậy nhằm tạo ra cho cấu kiện có khả năng chịu uốn theo cả hai phương hoặc để tránh việc đặt quá nhiều thép theo một cạnh, gây khó khăn cho thi công

Gọi Ast là diện tích tiết diện toàn bộ cốt thép dọc chịu lực đặt st

t b

A A

  với Ab là diện tích tính toán của tiết diện bê tông Trong cấu

kiện nén lệch tâm đặt cốt thép theo cạnh b thì A st  A s A s' và Ab = b x h0 Trong cấu kiện nén lệch tâm có cốt thép đặt theo chu vi và cấu kiện nén đúng tâm thì

Ab bằng diện tích tiết diện

b Cốt thép dọc cấu tạo

Với cấu kiện nén lệch tâm, khi h> 500mm mà cốt thép A A s, s' được đặt tập trung theo cạnh b thì còn cần đặt cốt thép dọc cấu tạo vào khoảng giữa cạnh h, dùng để chịu những ứng suất chính gây ra do bê tông co ngót, do nhiệt độ thay đổi và cũng để giữ ổn định cho những nhánh cốt thép đai quá dài Cốt thép cấu tạo không tham gia vào tính toán khả năng chịu lực, có đường kính  12, có khoảng cách theo phương cạnh h là S0  500mm (hình ) Khi đã đặt cốt thép dọc chịu lực theo chu vi thì không cần đặt cốt thép dọc cấu tạo nữa

Hình 3.4 Cốt thép dọc cấu tạo

c Cốt thép ngang

Trong khung buộc, cốt thép ngang là những cốt đai, chúng có tác dụng giữ vị trí cốt thép dọc khi thi công, Giữ ổn định của cốt thép dọc chịu nén Trong trường hợp đặc biệt, khi cấu kiện chịu lực cắt khá lớn thì cốt đai tham gia chịu lực cắt

Đường kính cốt đai 1 max

4

d

   và 5mm Khoảng cách cốt đai ad k minvà a0

max , min

  - Đường kính cốt thép dọc chịu lực lớn nhất, nhỏ nhất

Khi Rsc  400MPa lấy k=15, a0 =500mm

Khi Rsc >400MPa lấy k=12, a0 =400mm

Nếu tỉ lệ cốt thép dọc ' 1,5%  cũng như khi toàn bộ tiết diện chịu nén

mà t  3% thì k=10 và a0 =300mm

Trong đoạn nối chồng thép dọc, khoảng cách ad  10

Về hình thức, cốt thép đai cần bao quanh cốt thép dọc và giữ cho cốt thép dọc chịu nén không bị phình ra theo bất kì hướng nào Muốn vậy các cốt thép dọc (tối thiểu là cách một thanh) cần được đặt vào chỗ uốn của cốt thép đai và các chỗ uốn này cách nhau không quá 400mm theo cạnh tiết diện Khi chiều rộng tiết diện không lớn hơn 400mm và trên mỗi cạnh có khống quá 4 thanh cốt

thép dọc, được phép dùng 1 cốt thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc

3.1.3 Thiết kế cho cấu kiện cột (trục F-F )

Thiết kế cột C7 tầng hầm vị trí thanh số 3196 trong SAP:

Kích thước tiết diện cột: C x  50cm; C y  30cm

Vậy tất cả các cột đều bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

50 231

30 600 30 600

x x ax

 Tính toán với cặp nội lực 1: