Thiết kế công trình trường cấp III tân thành TP ninh bình

Nhiệm vụ : Tìm hiểu đặc điểm kiến trúc của công trình :

1.Chỉnh sửa lại bản vẽ kiến trúc

2 Nghiên cứu các giải pháp mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt

3 Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật cho công trình

1 Mặt bằng kiến trúc tầng điển hình: bản vẽ KT – 01

2 Mặt bằng tầng mái : bản vẽ KT – 02

3 Mặt đứng kiến trúc trục 1-15 : bản vẽ KT – 03

4 Mặt đứng kiến trúc trục A1-C và C-A1: bản vẽ KT – 04

5 Mặt cắt B-B Và C-C : bản vẽ KT – 05

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.1.1 Tên công trình: TRƯỜNG CẤP III TÂN THÀNH - TP NINH BÌNH 1.1.2 Địa điểm xây dựng công trình:

- Đường Trần Hưng Đạo, phường Tân Thành, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình

- Công trình nằm trên trục đường giao thông chính thuận lợi cho việc cung cấp vật tƣ và giao thông ngoài công trình

- 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 có bề mặt phẳng, không có công trình cũ hay công trình ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công và bố trí tổng bình đồ.

- Đây là công trình cấp III Công trình gồm 8 tầng,1 mái bao gồm 32 phòng học mỗi tầng 4 phòng học

- Công trình đƣợc xây dựng trên diện tích 575,2 m 2

- Chiều cao công trình 31,95m tính từ mặt đất tự nhiên

- Chiều cao trung bình các tầng là 3,6m và tầng áp mái là 3,8 m.

ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU THỦY VĂN

Công trình tọa lạc tại tỉnh Ninh Bình, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng Từ tháng 5 đến tháng 10, Ninh Bình trải qua mùa nóng và mưa nhiều, trong khi mùa lạnh và khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.

- Lƣợng mƣa trung bình hàng năm:1700-1800mm

- Số giờ nắng trong năm :1600-1700 giờ

- Độ ẩm tương đối trung bình:80-85%

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

2.1.1 Giải pháp thiết kế mặt bằng

- Mặt bằng của công trình là 1 đơn nguyên liền khối,mặt bằng hình chữ nhật.Hệ thống giao thông gồm 2 cầu thang bộ và 2 thang máy

- Công trình với các kích thước:

+ Theo phương dọc nhà công trình có 15 trục từ 1-15 có chiều dài LX,07 m

+ Theo phương ngang nhà công trình có 3 trục A ,B,C có tổng chiều dài là B=9,84 m

Công trình đƣợc xây cao 8 tầng và một tầng mái bao gồm 32 phòng học mỗi tầng 4 phòng học

+ Diện tích 1 phòng học là 9x7 c m 2

Hình 1.2.1: Mặt bằng tầng điển hình

- Toàn bộ phần mái đƣợc đổ bê tông, chống thấm và lát gạch

Hình 1.2.2: Mặt bằng tầng mái

2.1.2 Giải pháp thiết kế mặt đứng

Mặt đứng của công trình nổi bật với hệ thống cửa đi và cửa sổ được gia công bằng gỗ phun sơn PU, phủ mặt kính trắng dày 5 mm Hệ thống này còn được trang trí bằng hoa sắt 14x14, liên kết trực tiếp vào khuôn và tường, tạo nên vẻ đẹp tinh tế và chắc chắn cho công trình.

- Toàn bộ phần tường được xây bằng gạch đặc loại A xây vữa xi măng mác

50 vữa trát xi măng mác 75 sau khi hoàn thiện lăn sơn màu ,trần thì sơn màu trắng

- Hệ thống lan can tay vịn ban công,hành lang gia công bằng thép hộp cao

1100 đƣợc liên kết vào bề mặt nền sàn bằng vít nở thép chụp mũ inox hoàn thiện,tay vịn sát vuông 75x75 thanh chống đứng 30x60

Hình 1.2.3: Mặt đứng trục1-15 2.1.3 Giải pháp thiết kế mặt cắt

- Mỗi tầng của công trình cao 3,6m và tầng mái cao 3,8m và tầng kỹ thuật cao 2,5m

Chiều cao tầng 3,6m mang đến không gian sử dụng rộng rãi, đồng thời vẫn giữ được tính thẩm mỹ cho phòng học Không gian thoáng mát và hiện đại được thể hiện qua việc sử dụng vật liệu tinh tế.

- Có lối đi chung ,có 2 hệ thống cầu thang : thang máy và thang bộ thuận tiện cho việc di chuyển nhất là vào giờ tan trường

Hình 1.2.4: Hình vẽ mặt cắt B-B và C-C Phần nền tầng 1:

- Lót vữa xi măng mác 75 dày20

- Lớp bê tông mác 150 dày 100

- Đất tôn nền đầm chặt k=0.95

- Đất tự nhiên làm sạch bề mặt

Phần sàn phòng học, hành lang và sàn vệ sinh

- Lót vữa xi măng mác 75 dày 20

- Trát trần VXM mác 75 dày 15

- Lót vữa xi măng mác 75 dày 20

- Lớp bê tông mác 150 dày 100

- Đất tôn nền đầm chặt k=0.95

- Đất tự nhiên làm sạch bề mặt

- Lót vữa xi măng mác 75 dày 30 đánh dốc về phễu thu nước

- Trát trần VXM mác 75 dày15

- Lót vữa xi măng mác 75 dày 30 đánh dốc về phễu thu nước

- Lót VXM mác 75 dày TB 30 đánh dốc về phễu thu nước

- Mặt bậc cổ bậc mài GRANITO

- Lót vữa xi măng mác 75 dày TB20

- Bậc xây gạch loại A mác 75 xây vữa xi măng mác 50

- Vách thang máy bằng BTCT

CÁC GIẢI PHÁP KHÁC

Thông gió đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kiến trúc, giúp đảm bảo vệ sinh và sức khỏe cho con người trong quá trình làm việc và nghỉ ngơi.

- Về nội bộ công trình các phòng học đƣợc thông gió tự nhiên thông qua hệ thống hành lang và hệ thống cửa sổ có kích thước hợp lý

Do tính chất của các công trình trường học, yêu cầu về chiếu sáng là rất quan trọng Cần đảm bảo đủ ánh sáng để phục vụ hiệu quả cho công tác giảng dạy và học tập.

Các phòng học nhận ánh sáng tự nhiên từ hành lang bên ngoài, đồng thời khu vực cầu thang và phòng học cũng được trang bị hệ thống chiếu sáng nhân tạo.

2.2.3 Giao thông cho công trình

Bố trí giao thông theo phương đứng cho công trình bao gồm cầu thang bộ tại trục 2-3 và 8-9, cùng với 2 thang máy ở trục 7-8 Thiết kế này rất thuận tiện cho việc di chuyển, đặc biệt vào giờ tan học khi lượng học sinh di chuyển đông đảo.

Giao thông theo phương ngang trong công trình cần được thiết kế với hành lang chạy dọc theo toàn bộ chiều dài, đảm bảo rộng rãi để thuận tiện cho việc di chuyển Các hành lang này nên kết nối với nút giao thông đứng, cụ thể là cầu thang bộ, nhằm tối ưu hóa lưu thông trong công trình.

Hệ thống cung cấp điện cho công trình sử dụng nguồn điện từ địa phương, đồng thời được trang bị nguồn điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố mất điện đột ngột.

- Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đường dây, từng khu vực, từng phòng sử dụng điện

- Cấp nước:Nguồn nước lấy từ nguồn nước chung của địa phương

Thoát nước mái là quá trình quan trọng giúp điều phối nước mưa Khi trời mưa, nước sẽ chảy xuống từ mái có độ dốc và được hệ thống seno thu gom Nước sau đó sẽ được dẫn qua các ống thoát nước mái, đưa xuống hệ thống rãnh thu nước bên ngoài nhà Cuối cùng, nước được thoát ra hệ thống thoát nước chung, đảm bảo không bị ứ đọng và gây hư hại cho công trình.

Thoát nước sàn là quá trình sử dụng rãnh thu nước sàn và ống thoát sàn để dẫn nước ra ngoài Nước sẽ chảy xuống rãnh thu nước bên ngoài nhà, sau đó được dẫn vào hệ thống thoát nước chung.

2.2.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Thiết kế hệ thống điện an toàn cho người sử dụng,có bố trí các bình cứu hỏa tại các vị trí xung yếu

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 tiêu chuẩn hiện hành để đảm bảo an toàn hiệu quả.

Tất cả các trạm biến thế, tủ điện và thiết bị điện cố định cần phải được trang bị hệ thống nối đất an toàn, sử dụng thanh thép kết hợp với cọc tiếp đất để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

- Công trình có giải pháp mặt bằng đơn giản tạo không gian rộng rãi cho các phòng

Hệ thống giao thông được thiết kế hợp lý và thuận tiện, đảm bảo sự thông thoáng và hiện đại Các cửa sổ được bố trí dọc theo các phòng học, không chỉ mang lại tính thẩm mỹ mà còn giúp tận dụng tối đa cảnh quan thiên nhiên.

Công trình được thiết kế nhằm đáp ứng tối ưu nhu cầu dạy và học của giáo viên và học sinh, với cảnh quan hài hòa, đảm bảo tính mỹ thuật, bền vững và kinh tế Mục tiêu là tạo ra môi trường học tập tốt nhất cho học sinh.

CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

1 Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

2 TCVN 5574-2012 Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

3 TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế

4 TCXD 198-1997 Nhà nhiều tầng-Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Đình Cống-Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối.NXB Xây Dựng 2008

2 PGS.TS Phan Quang Minh; GS.TS Ngô Thế Phong; GS.TS.Nguyễn Đình Cống :Kết cấu bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản.NXB Khoa học kỹ thuật 2006

3 PGS.TS Lê Bá Huế ;ThS.Phan Minh Tuấn Khung bê tông cốt thép toàn khối.NXB khoa học kỹ thuật 2009

4 Hướng dẫn sử dụng chương trình Sap2000

VẬT LIỆU DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

- Bê tông B25 có R b = 145 daN/ cm 2 (14,5MPA) ,

- Thép AI có R s = R sn = 2250 daN/ cm 2 , R sw = 1750 daN/cm 2

- Thép AII có R s = R sn = 2800 daN/ cm 2 , R sw = 2250 daN/ cm 2

- Tường ngăn tường bao che xây gạch 110 hoặc gạch 220 tùy theo kiến trúc

- Gạch đặc M75,cát vàng, cát đen ,các loại sơn che phủ,chống thấm

ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ

Một yếu tố quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng là tải trọng ngang, do nó gây ra nội lực và chuyển vị lớn Tải trọng ngang xuất phát từ gió (bao gồm thành phần tĩnh và động) và động đất Khi chiều cao tăng, chuyển vị ngang cũng tăng nhanh chóng, gây ra nhiều vấn đề như tăng nội lực phụ, giảm chất lượng công trình (gây ra rạn nứt, gãy tường, cột, dầm, và ảnh hưởng đến các hệ thống kỹ thuật như điện và nước) Hơn nữa, chuyển vị lớn có thể gây khó chịu cho người sử dụng trong quá trình làm việc và sinh hoạt Do đó, việc xem xét ảnh hưởng của tải trọng ngang là rất cần thiết trong thiết kế kết cấu cho nhà cao tầng.

GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN CÔNG TRÌNH

1.5.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu khung

11 a Các giải pháp kết cấu khung

Trong hệ kết cấu, các tường phẳng đóng vai trò là cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà, nơi mà tải trọng ngang được truyền đến các tấm tường thông qua các bản sàn Các tường đứng hoạt động như công xôn với chiều cao và tiết diện lớn, giúp tăng cường khả năng chịu lực của công trình.

Hệ khung chịu lực bao gồm khung ngang và khung dọc liên kết chặt chẽ, giúp tăng cường khả năng chịu lực nhờ các nút khung cứng Giải pháp kết cấu này tạo ra không gian kiến trúc linh hoạt và rộng rãi, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chức năng.

1.5.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn

Để đảm bảo khả năng thi công và công năng sử dụng, việc lựa chọn sàn bê tông cốt thép (BTCT) là rất quan trọng Sàn BTCT nổi bật với độ bền, độ cứng cao, dễ thi công và thường kinh tế hơn so với các loại sàn khác Một trong những loại sàn BTCT phổ biến hiện nay là sàn nấm.

- Sàn nấm đƣợc đặt trực tiếp lên cột mà không có dầm

Sàn nấm mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc tạo ra không gian thoáng đãng và giảm chiều cao tầng, giúp hạ thấp tổng chiều cao của ngôi nhà Bên cạnh đó, sàn nấm còn có khả năng tổ chức thông gió tự nhiên hiệu quả hơn so với các loại sàn khác.

Sàn nấm có nhược điểm là độ võng lớn, yêu cầu chiều dày và khối lượng bê tông lớn, dẫn đến chi phí cao và kết cấu móng nặng nề Dưới tác động của tải trọng gió và động đất, khối lượng tham gia dao động lớn gây ra nội lực lớn, làm cho các cấu kiện trở nên nặng nề và kém hiệu quả về mặt chi phí cũng như thẩm mỹ kiến trúc.

- Đây là kết cấu sàn đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay Bản sàn đƣợc liên kết với dầm hoặc tường theo các cạnh

- Có các loại sàn sườn sau : sàn sườn toàn khối loại bản dầm, sàn sườn toàn khối bản kê bốn cạnh và sàn sườn kiểu ô cờ

Sàn này có ưu điểm nổi bật là độ dày nhỏ, giúp tiết kiệm vật liệu hơn so với sàn nấm, từ đó giảm khối lượng công trình Hơn nữa, quy trình thi công cũng đơn giản và không quá phức tạp.

Nhƣợc điểm là hệ dầm làm giảm tính thẫm mỹ và không gian kiến trúc của công trình

Phương án sàn sườn toàn khối là lựa chọn lý tưởng cho những công trình không yêu cầu kiến trúc phức tạp, mang lại lợi ích kinh tế và thuận lợi trong quá trình thi công.

Dựa trên mục đích sử dụng của công trình là trường học, việc lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối (bản dầm hoặc bản kê bốn cạnh) được thực hiện dựa trên các phân tích liên quan.

LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN

Công thức tính chiều dày sàn theo Lê Bá Huế : 1

 l l 1 : kích thước cạnh ngắn tính toán của bản sàn l 2 : kích thước cạnh dài tính toán của bản sàn k: hệ số tăng chiều dày khi tải trọng lớn k = 1, khi q 0 = 400 daN/m 2 , 3 0 / 2

1.6.1.1 Phần sàn phòng học ô sàn 3,5x 4,5 m

+ Hoạt tải tính toán : p 0 = p c n = 200.1,2 = 240 (daN/m 2 )

+ Tĩnh tải tính toán : ( Chƣa kể đến trọng lƣợng của bản sàn BTCT)

STT Lớp cấu tạo vật liệu δ γ i

TT Tiêu chuẩn n TT Tính toán

2 Vữa lót xi măng mác 75 0,02 2000 40 1,3 52

Tổng Tải trọng phân bố lên sàn ( g0 ) 108,6

Vậy tải trọng tác dụng vào sàn: q 0 =g 0 +p s = 108,6 + 240 = 348,6 (daN/m 2 )

 chọn kích thước chung cho sàn phòng học : h ph = 10cm Vậy nếu kể cả trọng lƣợng bản thân sàn BTCT thì :

Tĩnh tải tính toán của ô sàn : g s = g o + g bt = 108,6 + 2500.0,1.1,1 = 383,6 (daN/m 2 )

 Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng : q s =g s +p 0 = 383,6 + 240 = 623,6 (daN/m 2 )

1.6.1.2 Phần sàn hành lang ô sàn 2,5x4,5 m

+ Hoạt tải tính toán : p 0 = p c n = 300.1,2 = 360 (daN/m 2 )

Tổng Tải trọng phân bố lên sàn ( g 0 ) 108,6

Vậy tải trọng tác dụng vào sàn: q 0 =g 0 +p s = 108,6 +360 = 468,6 (daN/m 2 )

 chọn kích thước chung cho sàn hành lang : h hl = 10cm Vậy nếu kể cả trọng lƣợng bản thân sàn BTCT thì :

Tĩnh tải tính toán của ô sàn : g s = g o + g bt = 108,6 + 2500.0,1.1,1 = 383,6 (daN/m 2 )

 Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng : q s =g s +p 0 = 383,6 +360 = 743,6 (daN/m 2 )

+ Hoạt tải tính toán : p 0 = p c n = 75.1,3 = 97,5 (daN/m 2 )

Tổng Tải trọng phân bố lên sàn ( g0 ) 161

Vậy tải trọng tác dụng vào sàn: q 0 =g 0 +p s = 161 + 97,5= 258,5 (daN/m 2 )

 chọn kích thước chung cho sàn phòng học : h ph = 10cm Vậy nếu kể cả trọng lƣợng bản thân sàn BTCT thì :

Tĩnh tải tính toán của ô sàn : g sm = g o + g bt = 161 + 2500.0,1.1,1 = 436 (daN/m 2 )

 Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái : q sm = g sm + p 0 = 436 +97,5 = 533,5 (daN/m 2 )

Chiều cao dầm chọn theo công thức :

Bề rộng dầm chọn theo : b d =(0,3-0,5).h d

Trong đó : - L : chiều dài dầm đang xét

- m = (5-7 ) đối với dầm công xôn

- Nhịp của dầm l d = 7000 mm (ngang nhà)

Chọn h dc `cm, b dc = 22 cm

-Nhịp của dầm l d %00 mm (hành lang)

Chọn h dc 0cm, b dc = 22 cm

- Nhịp của dầm l d = 4500 mm ( dọc nhà)

Chọn h dc @cm, b dc = 22 cm

- Nhịp của dầm l d = 3600 mm (dọc nhà)

       ; Chọn h dc @cm, b dc = 22 cm

- Dầm phụ : l d = 4500 mm ( dọc nhà)

Chọn h dp 0 dcm, b dp = 22 cm

Ta có công thức xác định tiết diện sơ bộ cột :

A – Diện tích tiết diện cột

N – Lực dọc trong cột do tải trọng đứng, xác định bằng cách tính tổng tại trọng đứng tác dụng lên phạm vi truyền tải vào cột

R b – Cường độ chịu nén của vật liệu làm cột Bêtông cột có cấp bền B25, có R bn 14 , 5  MPa  k: Hệ số : k = 1,1 cột trong nhà k = 1,3 cột biên k= 1,5 cột góc

R s – Cường độ chịu kéo của cốt thép, R s 280  MPa 

Tiết diện của cột đƣợc chọn theo nguyên lý cấu tạo kết cấu bê tông cốt thép, cấu kiện chịu nén

Hình 2.1.1: Sơ đồ truyền tải vào cột

- Diện tích truyền tải lên cột : F s = 4,750 x 4,500 !,375 m 2

- Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn :

- Lực dọc do tải phân bố đều trên sàn mái :

Với nhà làm việc có 8 tầng và 1 tầng mái:

Vậy ta lựa chọn tiết diện cột có kích thước bxh" x 45 cm, có A0 cm 2

Vậy ta lựa chọn tiết diện cột có kích thước bxh" x 35 cm, có Aw0 cm 2

* Cột giữa tầng 6- mái ( Trục 12, B)

Vậy ta lựa chọn tiết diện cột có kích thước bxh" x 22 cm, có AH4 cm 2

- Diện tích truyền tải lên cột : F s = 3,5 x 4,5 = 15,75m 2

Vậy ta lựa chọn tiết diện cột có kích thước bxh" x 40 cm, có A0 cm 2

Vậy ta lựa chọn tiết diện cột có kích thước bxh" x 35 cm, có Aw0 cm 2

* Cột biên tầng 6- mái ( Trục 12, C)

- Diện tích truyền tải lên cột : F s = 1,25x 4,5 = 5,625m 2

Do lực dọc càng lên cao càng giảm và diện tích chịu tải của cột tại trục A nhỏ nên chọn chung từ tầng 1- mái có kích thước bxh = 22x 22 cm

1.6.4 Sơ bộ chiều dày vách thang máy

Vậy lựa chọn chiều dày vách thang máy là 220 mm

1.6.5 Lập mặt bằng kết cấu

Hình 2.1.2: Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

KÝ HIỆU VÀ KÍCH THƯỚC CÁC Ô BẢN SÀN

Bảng 2.2.1: Kích thước các ô bản sàn tầng điển hình

Kí hiệu ô sàn Kích thước cạnh ngắn L 1 (mm)

Kích thước cạnh dài L 2 (mm)

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

Tĩnh tải tác dụng lên cấu kiện bản sàn là phần trọng lƣợng bản thân của các lớp cấu tạo

Bảng 2.2.2 : Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn

Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn được xác định theo TCVN 2737 – 1995, dựa vào tải trọng và tác động trong thiết kế, phụ thuộc vào chức năng sử dụng của từng loại phòng Hệ số tin cậy n được xác định theo điều 4.3.3.

Hệ số tin cậy cho tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được xác định là 1.3 khi tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 200 daN/m² và 1.2 khi tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn hoặc bằng 200 daN/m².

Tra tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 ta có bảng hoạt tải tiêu chuẩn ứng với các phòng của kiểu nhà căn hộ nhƣ sau :

Bảng 2.2.3: Hoạt tải tiêu chuẩn

Ta có bảng tính toán hoạt tải tính toán nhƣ sau :

Bảng 2.2.4: Giá trị hoạt tải tính toán các ô bản sàn

Loại p tc ( daN/m 2 ) n p tt ( daN/m 2 )

2.2.3 Tổng tải trọng tác dụng lên các ô bản sàn

Bảng 2.2.5: Giá trị tổng tải trọng tính toán các ô bản sàn

Diện tích ô sàn (m 2 ) p tt ( daN/m 2 ) g tt ( daN/m 2 ) q tt ( daN/m 2 )

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

- Khi tỷ số cạnh bản sàn 2

L ta tính toán theo bản một phương (bản dầm)

- Khi tỷ số cạnh bản sàn 2

L ta tính toán theo bản hai phương

Bảng 2.2.6: Phân loại các ô bản

Kích thước cạnh dài L 2 (mm)

2.3.2 Nôị lực ô bản loại dầm

- Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn L 1 để tính toán

- Sơ đồ tính : Tính theo sơ đồ đàn hồi, vận dụng công thức cơ học kết cấu

Hình 2.2.1: Sơ đồ tính ô bản loại dầm

Trong đó : q là tổng tải trọng tác dụng, l là khoảng cách theo phương cạnh ngắn

Ta có bảng tính toán giá trị moment nhƣ sau : b=1m

Bảng 2.2.7: Nội lực ô bản loại dầm

Kí hiệu ô sàn Kích thước cạnh ngắn L 1 (mm)

Tổng tải trọng q tt (daN/m 2 )

- Bản làm việc theo 2 phương, liên kết cứng ( ngàm ) ở 4 cạnh

Tính toán theo sơ đồ đàn hồi là một phương pháp quan trọng trong thiết kế các ô bản có nhiều phòng chức năng, bao gồm cả phòng vệ sinh và nhà tắm Việc này nhằm đảm bảo yêu cầu chống thấm và chống nứt sàn cho các phòng này, từ đó nâng cao độ bền và an toàn cho công trình.

- Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo đối với các ô bản còn lại a) Tính toán theo sơ đồ đàn hồi:

Hình 2.2.2: Sơ đồ tính ô bản sàn hai phương đàn hồi Nội lực tính toán

Tính theo sơ đồ đàn hồi nhịp tính toán lấy từ tâm trục: l t 1L 1

- Mômen nhịp theo phương cạnh ngắn l t 1 : M 1   1 ql l t t 1 2

- Mômen nhịp theo phương cạnh dài l t 2 : M 2   2 ql t t 1 l 2

- Mômen gối theo phương cạnh ngắn l t 1 : M A 1M B 1 1 ql l t t 1 2

- Mômen gối theo phương cạnh dài l t 2 : M A 2 M B 2   2 ql l t t 1 2 l t1 lt2 q q

- Các hệ số α1, α2, β1, β1 đƣợc tra dựa vào sơ đồ tính toán và tỉ số 2

( Theo trang 163-sơ đồ IV sách "sàn sườn bê tông toàn khối " của GS.TS Nguyễn Đình Cống ) b) Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo

- Bản làm việc theo 2 phương, liên kết cứng ( ngàm ) ở 4 cạnh

- Tính theo sơ đồ khớp dẻo Sơ đồ tính nhƣ hình vẽ

Hình 2.2.3: Sơ đồ tính ô bản sàn hai phương khớp dẻo

Để tối ưu hóa quá trình thi công, việc bố trí thép đồng đều ở cả hai phương là lựa chọn hợp lý Nội lực được xác định theo hướng dẫn trong sách "sàn sườn bê tông toàn khối" của GS.TS Nguyễn Đình Cống, cụ thể như sau:

- Lấy M 1 là moment chuẩn của ô bản Ta đặt các hệ số sau :

- Các hệ số trên đƣợc tra theo bảng 2.2 trang 23 dựa theo tỷ số

- Moment M 1 đƣợc xác định theo công thức sau :

+ q là tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn

L t1 và l t2 đại diện cho nhịp tính toán theo phương cạnh ngắn và cạnh dài Hệ số D phụ thuộc vào cách bố trí cốt thép trong bản, và do cốt thép được sắp xếp đồng đều theo hai phương, ta có thể xác định D bằng công thức sau:

- Xác định M2 và M Ai , M Bi theo công thức sau :

Bảng 2.2.8: Các hệ số để tính bản sàn hai phương ( Theo sách "sàn sườn bê tông toàn khối " của GS.TS Nguyễn Đình Cống )

Ta có bảng tính toán các hệ số nhƣ sau :

Bảng 2.2.9 : Tính toán các hệ số

Kí hiệu ô sàn L1 (mm) L2(mm) r θ A 1 A 2 B 1 B 2

=> Từ cách tính toán trên ta xác định đƣợc giá trị D :

Bảng 2.2.10: Giá trị hệ số D

Với L t1 , L t2 đƣợc lấy nhƣ sau: L t1 =L 1

=> Ta có bảng giá trị nội lực các bản 2 phương như sau :

Bảng 2.2.11: Nội lực ô bản 2 phương

Kí hiệu ô sàn q tt (daN/m 2 )

TÍNH TOÁN CỐT THÉP SÀN

2.4.1 Cơ sở tính toán a) Cơ sở lý thuyết tính toán sàn bê tông cốt thép

Sàn bê tông cốt thép được thiết kế với dải sàn rộng 1m, tương tự như cấu kiện dầm Trong quá trình tính toán, phần cốt thép chịu cắt thường được bỏ qua do lực cắt trong sàn là nhỏ.

Bản là kết cấu phẳng với độ dày nhỏ hơn nhiều so với chiều dài và chiều rộng Trong xây dựng nhà cửa, các bản sàn thường có kích thước mặt bằng khoảng

Bản bê tông có kích thước từ 3 đến 8m và chiều dày từ 6 đến 20 cm, tuy nhiên trong các kết cấu khác, kích thước và chiều dày có thể thay đổi Bê tông sử dụng cho bản thường có cấp độ bền chịu nén từ B12,5 đến B30 Đối với cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, việc sử dụng bê tông có cấp độ bền cao giúp giảm độ võng và bề rộng khe nứt, mặc dù hiệu quả kinh tế không cao.

Cốt thép trong bản bao gồm cốt thép chịu lực và cốt phân bố, thường là thép CI hoặc CII, và đôi khi là thép CIII Cốt thép chịu lực được đặt trong vùng chịu kéo do mômen gây ra Đối với các loại bản thông thường, đường kính của cốt thép chịu lực dao động từ 6 đến 12mm.

Số lượng cốt thép chịu lực được xác định theo tính toán, được thể hiện qua đường kính và khoảng cách giữa hai cốt thép cạnh nhau

Khoảng cách giữa trục hai cốt thép chịu lực đặt trong vùng có mômen lớn không đƣợc vƣợt quá:

20 cm khi chiều dày bản h < 15 cm;

Khi chiều dày bê tông lớn hơn hoặc bằng 15 cm, thời gian đổ bê tông tối thiểu là 1,5 giờ Để đảm bảo dễ dàng trong quá trình đổ bê tông, khoảng cách giữa các cốt thép phân bố không được nhỏ hơn 5 cm Cốt thép phân bố được đặt thẳng góc với cốt thép chịu lực, có nhiệm vụ giữ vị trí cho cốt thép chịu lực trong quá trình đổ bê tông, phân phối lực tập trung đến các cốt thép chịu lực lân cận, và chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ Đường kính của cốt thép phân bố thường từ 6 đến 10 mm, với số lượng tối thiểu là 10% so với số lượng cốt thép chịu lực tại tiết diện có mômen uốn lớn nhất Khoảng cách giữa các cốt thép phân bố thường từ 15 đến 30 cm, không vượt quá 35 cm Các cốt thép chịu lực và cốt thép phân bố được buộc hoặc hàn với nhau thành lưới.

Hình 2.2.4: Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản sàn a) Mặt bằng; b) Mặt cắt;

1 – Cốt thép chịu lực ; 2 – Cốt thép phân bố

2.4.2 Tính toán cốt thép ô bản 2 phương a) Sàn S1

Hình 2.2.5: Sơ đồ tính toán tiết diện dải bản

- Tính toán với sàn với b = 1m để tính toán

- Chiều dày bản sàn : h b = 10cm

- Chiều cao có ích của tiết diện, h 0 = h b – a = 10-2=8 cm

 Tính toán cốt thép theo các công thức sau :

- Kiểm tra điều kiện hạn chế : ξ ≤ ξ R hoặc ξ ≤ ξ D

- Chú ý : Khi α ≤ 0,255 thì mọi hạn chế về ξ đều thỏa mãn do đó có m thể không cần kiểm tra

- Khi điều kiện hạn chế đƣợc thỏa mãn, tính γ :

- Tính diện tích cốt thép : s 2

- Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép theo công thức

(cm 2 ) μ   % Chọn cốt thép ỉ A s (cm 2 )

- Chiều dày bản sàn : h b = 100mm

- Chiều cao có ích của tiết diện, h 0 = h b – a = 100-20 = 80 mm

2.4.3 Tính toán cốt thép ô bản loại dầm

Các ô bản sàn bao gồm S4 và S5 Dựa vào bảng nội lực, ô bản sàn S5 có moment lớn nhất, vì vậy cần tính toán cốt thép cho ô sàn S5 trước, sau đó mới bố trí cho các ô sàn còn lại.

- chiều cao có ích của tiết diện, h o = h b – a 0 = 100 – 20 = 80 mm

- Tính bản trong trường hợp tiết diện chữ nhật có bxh = 100x8cm

Ta có bảng tính toán cốt thép nhƣ sau :

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 12

Hình 2.3.1: Sơ đồ hình học khung trục 12

Mô hình hóa kết cấu khung bao gồm các thanh cứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục hệ kết cấu được xác định dựa trên trọng tâm tiết diện của các thanh Trong quá trình này, nhịp tính toán của dầm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của toàn bộ kết cấu.

Nhịp tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột

+Xác định nhịp tính toán của dầm AB : L AB =2,5m

+ Xác định nhịp tính toán của dầm BC: L BC =7,0m

Chiều cao của cột được xác định dựa vào khoảng cách giữa các trục dầm, và do dầm khung có sự thay đổi về tiết diện, chiều cao của cột sẽ được tính theo trục dầm AB, nơi có tiết diện nhỏ hơn Đặc biệt, cần chú ý đến việc xác định chiều cao của tầng 1.

Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt -0,45) trở xuống: hm = 500 (mm) = 0,5 (m) ht1 = Ht + Z + hm – hd/2 = 3,6 + 0,45 + 0,5 - 0,3/2 = 4,4 (m)

(với Z =0,45 m là khoảng cách từ cốt 0.00 đến mặt đất tự nhiên) +Xác định chiều cao tầng 2, 3, 4, 5, 6, 7 ht2 = ht3 =ht4 =ht5 = ht6 = ht7=Ht = 3,6 (m) +Xác định chiều cao tầng 8

Hình 2.3.2: Sơ đồ kết cấu khung ngang

3.1.3 Xác định tải trọng đơn vị a Tĩnh tải đơn vị

Bảng 2.3.1: Bảng tính tải trọng đơn vị một số loại kết cấu

TT Loại tải trọng và cách tính

Trị số tính toán (daN/m2)

1 Tĩnh tải sàn phòng gs

Lớp gạch lát sàn ceramic, dày 8mm

Lớp vữa lót xi măng mác 75, dày 20mm

Bản sàn BTCT, dày 100mm

Vữa trát trần mác 75, dày 15mm

2 Tĩnh tải sàn mái gm

Lớp gạch lát đất nung

Vữa lót xi măng mác 75

3 Tải trọng 1m2 tường 220mm gt2

1 xây gạch đặc, dày 220mm

4 Tải trọng 1m2 tường 110mm gt1

1 Xây gạch rỗng, dày 110mm

Với: Khối lƣợng riêng của bê tông là 2500 daN/m 3

Khối lượng riêng của lớp vữa là 2000 daN/m³, trong khi khối lượng riêng của lớp gạch đặc là 1800 daN/m³ và khối lượng riêng của lớp gạch rỗng là 1500 daN/m³ Những thông số này rất quan trọng trong việc tính toán hoạt tải đơn vị cho các công trình xây dựng.

Tra bảng 3 trong TCVN 2737-1995, ta có hoạt tải tính toán của các loại sàn nhƣ bảng sau:

Bảng hoạt tải đơn vị - daN/m2 Phòng học 200x1.2$0 Hành lang 300x1.260

Cầu thang 300x1.260 Mái 75x1.3.5 c Hệ số quy đổi tải trọng

* Với ô sàn lớn, kích thước 3,5x4,5 m

Để quy đổi tải trọng phân bố tác dụng lên thang hình thang sang dạng phân bố hình chữ nhật, cần xác định hệ số quy đổi k Công thức tính k là k = 1-2.2 + 3, trong đó k được tính bằng 0,5 x B/L, với B = 3,5 và L = 4,5, cho kết quả k = 0,39.

* Với ô san hành lang kích thước 2,5x4,5 m

Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k=5/8 =0,625

XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

Hình 2.3.3: Sơ đồ phân tĩnh tải tầng 2-7

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

TT LOẠI TẢI TRONG VÀ CÁCH TÍNH KẾT QUẢ

1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao : 3,6-0,6 = 3 m

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : gs = 384 x (4,5-0,22) = 1643,52 Đổi ra phân bố đều với k = 0,88 : 1643,52 x 0,88= 1446,3

Do tải trọng truyền từ sàn vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất : ghl = 384x (2,5-0,22)5,52 Đổi ra phân bố đều :

TĨNH TẢI TẬP TRUNG - daN/m

1 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x0,4 m

2 Do trọng lƣợng sàn hành lang truyền vào :

1 Do trọng lƣợng bản thân dầm dọc 0,22x 0,4m truyền vào

3 Do trọng lƣợng sàn phòng truyền vào

4 Do trọng lượng tường xây 220 với hệ số lỗ cửa bằng 0,7 xây trên dầm dọc cao 3,6 – 0,4 = 3,2m

Hình 2.3.4: Sơ đồ phân tĩnh tải tầng 8

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

1 Do trọng lượng tường xây trên dầm cao : 3,8-

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : gs = 384 x (4,5-0,22) = 1643,52 Đổi ra phân bố đều với k = 0,88 :

Hình 2.3.5: Sơ đồ phân tĩnh tải mái TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất : gm = 436 x (4,5-0,22) = 1866,08 Đổi ra phân bố đều với k = 0,88 :

3 Do trọng lƣợng seno vs nhịp 0,9 m

Do tường seno cao 0,65m dày bằng sàn BTCB =0.1m

2 Do trọng lƣợng sàn hành lang truyền vào : 436x[( 4,5 -0,22)+(4,5-2,5)]x(2,5-0,22 )/4

3 Do trọng lƣợng seno vs nhịp 0,9 m

Do tường seno cao 0,65m dày bằng sàn BTCB =0.1m

Hình 2.3.6: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

Hình 2.3.7: Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng 2, 4, 6, 8

HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 2, 4, 6, 8- daN/m

Loại tải trọng và cách tính Kết quả

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất

- Đổi ra tải phân bố đều với k=0,88

Hình 2.3.8: Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng 3,5,7 HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 3,5,7- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất

Hình 2.3.9: Sơ đồ phân hoạt tải 1 tầng mái HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ MÁI- daN/m

Do tải trọng seno truyền vào :

Hình 2.3.10: Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng 2,4,6,8 HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 2,4,6,8- daN/m

Hình 2.3.11: Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng 3,5,7 HOẠT TẢI 1 PHÂN BỐ TẦNG 3,5,7- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất 240x( 4,5+4,5)/2 = 1080

Hình 2.3.12: Sơ đồ phân hoạt tải 2 tầng mái

HOẠT TẢI 2 PHÂN BỐ MÁI- daN/m

- Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất

Do tải trọng seno truyền vào :

Hình 2.3.13: Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung

Hình 2.3.14: Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

Công trình tọa lạc trong vùng gió IV-B, với áp lực gió đơn vị là W0 = 155 (daN/m2) Nằm trong thành phố có nhiều nhà cao tầng che chắn, địa hình của công trình được xác định là dạng C.

Hệ số khí động C đẩy = 0,8 và C hút = 0,6

Công trình cao dưới 40 m do đó chỉ xét đến tác dụng tĩnh tải của tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng lên khung tính theo công thức

W 0 là áp lực gió tĩnh, n là hệ số tin cậy của tải trọng gió với giá trị n=1,2, và k là hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao cũng như dạng địa hình.

B – bề rộng vùng đón gió : B =( 4,5 +4,5) /2 = 4,5 m a.Tính toán hệ số k

9 2,5 32,3 0,91 b.Tính áp lực gió đẩy, gió hút

Từ công thức tính áp lực gió ( 1) và ( 2 ) ta có bảng áp lực gió đẩy và hút nhƣ sau:

Bảng tính toán áp lực gió

Hình 2.3.15: Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung ( Đơn vị : daN/m)

Hình 2.3.16: Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung( Đơn vị : daN/m)

TỔNG HỢP NỘI LỰC

Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió Tĩnh tải được phân bố theo sơ đồ lên dầm như đã được tính toán trước đó.

Hoạt tải đƣợc chất theo nguyên tắc lệch tầng lệch nhịp với các HT1 và HT2

Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh giao đông riêng đầu tiên

Vậy ta có các trường hợp tải khi đưa vào tính như sau:

Trường hợp 1 : Tĩnh tải :TT

Trường hợp 2 : Hoạt tải 1 :HT1

Trường hợp 3 : Hoạt tải 2 :HT2

Trường hợp 4 : Gió trái : GT

Trường hợp 5 : Gió phải : GP

Dùng chương trình sáp 2000v14 để giải nội lực

Các lực đƣợc tổ hợp để tính toán là :

Việc tổ hợp sẽ được thực hiện với các tiết diện nguy hiểm nhất, bao gồm tiết diện chân cột và tiết diện đỉnh cột cho phần tử cột, cùng với tiết diện hai bên đầu dầm, tiết diện chính giữa dầm và tiết diện dưới tải trọng tập trung cho phần tử dầm.

Hình 2.3.17: Sơ đồ các phần tử trong khung 3.5.4 Bảng nội lực

- Tổ hợp nội lực cột ( phụ lục 1)

- Tổ hợp nội lực dầm (phụ lục 2)

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT

4.1.1 Cơ sở tính toán a) Cốt dọc:

Cột được thiết kế dựa trên cấu kiện chịu nén lệch tâm với tiết diện chữ nhật và cốt thép đối xứng Mỗi tiết diện có 3 tổ hợp, do đó một cột với 2 tiết diện sẽ có tổng cộng 6 tổ hợp M-N Để xác định cốt thép cho từng tổ hợp, cần chọn giá trị As max trong 6 giá trị tổ hợp này để bố trí hợp lý.

Từ bảng tổ hợp nội lực, ta chọn các cặp nội lực để tính toán Đó là các cặp : max min max tu tu tu

Xác định độ lệch tâm ban đầu: e o = e 1 + e a với:

N e 1  M : độ lệch tâm tĩnh học e a : độ lệch tâm ngẫu nhiên Lấy ea không nhỏ hơn

1 chiều cao của tiết diện

Xác định hệ số uốn dọc:  N cr

Với: N cr : Lực dọc tới hạn, xác định theo công thức:

+ l o : Chiều dài tính toán của cột, với khung 1 nhịp l o = h

+ E b : môđun đàn hồi của bêtông

+ I: mômen quán tính của tiết diện lấy đối với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn

+ Is: mômen quán tính của diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu lực lấy đối với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn

 với E s : môđun đàn hồi của cốt thép

+ S: hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm; p e

+ φp: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép căng ứng lực trước Với kết cấu bêtông cốt thép thường: δ p = 1

+ φ l : hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:

8Với: y: khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với tiết diện chữ nhật y = 0,5h

M dh, N dh : nội lực do tải trọng tác dụng dài hạn Β: hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, với bêtông nặng β = 1

Khi M dh và M ngƣợc dấu nhau thì Mdh đƣợc lấy giá trị âm, lúc này nếu tính đƣợc φ l < 1 thì phải lấy φ l = 1 để tính N cr

Xác định độ lệch tâm tính toán:

Tính chiều cao vùng nén: 1 b x N

Xác định trường hợp lệch tâm:

Nếu x 1 ≤  R h o thì lệch tâm lớn

Nếu x 1 >  R h o thì lệch tâm bé

* Trường hợp lệch tâm lớn :

* Trường hợp lệch tâm bé:

- Kiểm tra hàm lƣợng thép theo điều kiện: min <  < max Với:

t không được vượt quá 3.5% Nếu vượt quá  cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng mác bêtông

t nếu < min thì lấy As tối thiểu theo min (theo yêu cầu cấu tạo) :

(nếu l o /b > 31  mất ổn định) b) Cốt đai:

Cốt đai trong cấu kiện chịu nén không yêu cầu tính toán, đặc biệt khi tải trọng Q tương đối nhỏ Cốt đai giúp ổn định cốt dọc chịu nén, giữ vị trí cho cốt dọc trong quá trình đổ bêtông, đồng thời tăng khả năng chịu nén của bêtông bằng cách giảm biến dạng nở hông.

5 d mm (d max : đường kính lớn nhất của cốt dọc) a đai  15d min (của cốt dọc) Tại vị trí nối buộc ađai 10d min

Để đảm bảo sự ổn định, cốt dọc nên được đặt tại góc của đai, với yêu cầu tiêu chuẩn là cứ mỗi cốt dọc sẽ có một cốt dọc khác nằm tại góc của cốt đai.

+ Bê tông B25 có R b ,5 MPa; R bt =1,05 MPa; E b 0x10 3 MPa

+ Cốt thép  10: AI có R s = R’ s "5 MPa = 225.10 3 kN/m 2

- Tra bảng phụ lục E-2 trong tiêu chuẩn 356-2005 ta có:

4.1.3 Tính toán cốt thép cột giữa tầng 1 trục B phần tử 9

+ Bố trí thép dọc cột

Chiều dài tính toán l 0 =0,7xH=0,7x4,4 =3,08m 08cm

  h     bỏ qua ảnh ảnh hưởng của uốn dọc,lấy hệ số uốn dọc  1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Nội lực đƣợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực

Bảng 2.4.1: Nội lực tính toán

Kí hiệu cặp nội lực Đặc điểm của cặp nội lực

N (daN) e 1 =M/N (cm) e a (cm) e 0 =max(e 1 ,e a ) (cm)

3 |N| max 1971,95 215343,71 0,01 1,5 1,5 a) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

+Sử dụng bê tông cấp độ bền B25,thép AII có  R  0,595

+Xảy ra trường hợp x R h 0 ,nén lệch tâm bé :

+Xác định lại x theo công thức gần đúng:

Lấy x = 39,99 cm để tính thép:

   b) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2:

Lấy x = 40cm để tính thép:

   c) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3:

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  15, 7 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 2 25   2 22(As   17, 42 cm 2) cho 1 phía

+ Bố trí thép đai cột

- Đường kính cốt thép đai : max 28

- Trong đoạn nối cốt thép dọc:

4.1.4 Tính toán cốt thép cột giữa trục C phần tử 11 (22x35)

Chiều dài tính toán: l 0 = 0,7 x H = 0,7 x 3,6 = 2,52 (m) %2(cm)

 bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc = 1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

3 |N| max 4657,15 155351,93 0,03 1,17 1,17 a) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

+Xảy ra trường hợp x R h 0 ,nén lệch tâm bé

68 b) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2:

+Xảy ra trường hợp x R h 0 ,nén lệch tâm bé

Cặp 3 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  9,87 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 2 22   2 20(As   13,89 cm 2) cho 1 phía

4.1.5 Tính toán cốt thép cột giữa trục B phần tử 15 (22x22)

Chiều dài tính toán: l0 = 0,7 x H = 0,7 x 3,6 = 2,52 (m) %2(cm)

 Xét ảnh hưởng của uốn dọc

 1 Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Với N dh =-34897,42(daN), M dn 53,61(daN.m) a) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

-Lực dọc tới hạn xác định theo công thức

-Mômen quán tính của tiết diện

       -Hệ số kể đến độ ảnh hưởng của độ lệch tâm:

-Với bêtông cốt thép thương  b 1

-Hệ số ảnh huỏng tới tải trọng dài hạn

-Lực dọc tới hạn tính theo công thức

   b) Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2:

E b 0x10 3 (Mpa)0x10 3 (daN/cm 2 ) -Mômen quán tính của tiết diện

-Mômen quán tính của tiết diện

Cặp 1 đòi hỏi lƣợng thép nhiều nhất nên ta bố trí thép cột A s  A s '  2,3 cm 2

Như vậy ta bố trí tại miền As : 3 16(As   6, 032 cm 2) cho 1 phía

4.1.6 Các phần tử cột còn lại đƣợc tính toán giống nhƣ trên và kết quả thể hiện ở bảng

Bảng tính toán kết quả :

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP CỘT

As chọn Thép đai cm cm cm cm2 Cm2 Đoạn nối

CT dọc Đoạn còn lại

TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM

Dựa vào cấp độ bền của bê tông và nhóm thép của thép dọc, có thể tính toán hoặc tra cứu thông tin từ bảng và giáo trình bê tông cốt thép Cốt thép của dầm được xem như là cấu kiện chịu uốn.

+ a 0 khỏang cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo + h o Chiều cao có ích của tiết diện h o = h s – a 0

+ b bề rộng tính toán của tiết diện

Bêtông nặng cấp độ bền B25

Cường độ chịu kéo cốt thép dọc: R s 280.10 T/ 2 m 2

Cường độ chịu kéo cốt thép ngang: R sw 225.10 T/ 2 m 2

Cường độ chịu nén: R sc 280.10 T/ 2 m 2

4.2.2 Tính cho dầm tầng nhịp BC phần tử 26

+ Tính toán cốt thép dọc dầm BC( 22x60)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm:

Tính cốt thép cho gối B và C ( momen âm )

Tính theo tiết diện hình chữ nhật: bxh = 22x60 cm

Giả thiết lớp bảo vệ : a = 4 cm : h o = h – a = 60– 4 = 56 cm

Tại gối C có momen lớn hơn gối B nên ta chọn momen ở gối C để tính toán cốt thép cho cả 2 gối

Có  m   R 0,418- với hệ số DKLV = 1

-Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min 0

Vậy chọn thép 4 20  ( A s chọn = 12,57 cm 2 ) cho gối A và C bố trí thép 1 lớp

 Tính cốt thép cho nhịp BC ( momen dương ) dầm (22x60)cm

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h ’ f = 10cm

Giả thiết lớp bảo vệ : a = 4cm: h o = h – a = 60 - 4 = 56 cm

Giá trị độ vươn của cánh S c lấy bé hơn trị số sau:

-Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:

Có M max 1978386 daN m.c M f 18783300daN cm

=> trục trung hòa đi qua cánh

-Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép: min 0

Vậy chọn thép cho nhịp BC là 2 22   2 20  ( A s chọn = 13,89 cm 2 ) bố trí thép 1 lớp

+ Tính toán thép đai dầm BC( 22x60)

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

+ Bê tông B25 có R b ,5MPa5daN/cm 2 ; R bt =1,05MPa,5daN/cm 2 ;

+Thép đai nhóm AI có

R sw 5(Mpa)50(daN/cm 2 );E s =2,1.10 5 Mpa

+Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với: g=g 1 +g 01 )88,3+0,22x0,6x2500x1,1= 3351,3 daN/m

(với g01 là trọng lƣợng bản thân dầm) g 01 tĩnh tải phân bố đều

P0,4 daN/m (HT phân bố đều)

-Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:

Do chƣa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết   w 1 b 1  1

→Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên  n  0 min 3 (1 ) 0 0, 6(1 0) 10,5 22 56 7761, 6 b b n bt

→Q"224,29 (daN)> Q bmin →Cần phải đặt cốt đai chịu cắt

Do dầm có phần cánh nằm trong vùng kéo  f  0

+Xác định giá trị Qb1:

+Giá trị q sw tính toán:

  nên ta lấy giá trị q sw = 69,3 daN/cm để tính cốt đai

+Dầm có h`cm > 45cm→sct=min(h/3;50cm) cm

-Khoảng cách thiết kế của cốt đai

+ Ở đoạn L/4 tính từ mép dầm khoảng cách cốt đai bố trí :

+ Ở đoạn giữa dầm bố trí cốt đai với khoảng cách S tk2 = 20cm = 200mm

- Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai:

→Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

 Do các dầm có tiết diện không đổi và Qmax không chênh lệch quá lớn ta bố trí chung cho thép đai dầm

4.2.3 Tính toán cho các phần tử dầm còn lại

Các phần tử dầm còn lại được tính toán tương tự Ta có bảng kết quả tính :

BẢNG KẾT QUẢ THÉP DỌC DẦM 22X30

Phần tử M b h a ho As tt Chọn thép As chọn

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH CỐT ĐAI DẦM 22X30

Q max b h a h 0 Kiểm tra khả năng S chọn

K.tr điều kiện phá hoại

(mm ) chịu cắt của bê tông cốt đai theo ứng suất nén chính

6 220 300 40 260 Bố trớ đai cấu tạo 150 ỉ6 a150

BẢNG PHẦN TỬ DẦM 22X60 CM

C.thép tính Chọn C.thép chọn tt

Tử (kNm) (mm) (mm) (mm) (mm) A s (cm 2 ) thép A s (cm 2 ) (%)

BẢNG KẾT QUẢ THÉP ĐAI DẦM 22X60

Phần tử Q max b h a h 0 Kiểm tra khả năng

K.tr điều kiện phá hoại

(kN) (mm) (mm) (mm) (mm) chịu cắt của bê tông cốt đai theo ứng suất nén chính

25 235.79 220 600 40 560 Tớnh đai chịu cắt 150 ỉ6 a150 1.09 0.86 Thỏa

BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG

1.Lập mặt bằng kết cấu móng khung trục 10 2.Tính toán chi tiết móng khung trục 10

Bản vẽ kết cấu móng khung trục 10: NM-01

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Kết quả thăm dò và khảo sát địa chất dưới công trình được trình bày trong bảng dưới đây:

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN MÓNG

5 8.0 27.8 Cát hạt trung chặt vừa

Số liệu địa chất thu thập từ khoan khảo sát tại công trường và thí nghiệm trong phòng, kết hợp với số liệu xuyên tĩnh, cho thấy đất nền trong khu vực xây dựng bao gồm các lớp đất với thành phần và trạng thái đa dạng.

CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN

Dung trọng tự nhiên  (KN/m3) 17 18.5 17.7 19 19.9

Tỉ trọng ∆ - 26.8 26.8 26.4 26.3 Độ ẩm tự nhiên W0(%) - 36.3 33.2 19.5 19.5 Độ ẩm giới hạn nhão Wch (%) - 43.0 34.4 - - Độ ẩm giới hạn dẻo Wd (%) - 25.5 20.6 - - Độ sệt B - 0.617 0,91 - -

Kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT - N =7 N =1 N" N1

Kết quả xuyên tĩnh CPT qc (MPa) - 1.33 0.21 6.8 10

ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ TÍNH CHẤT XÂY DỰNG

Mặt trên của khu vực khảo sát có bề dày 1.2m, chủ yếu là lớp đất trồng trọt Đây là lớp đất yếu và phức tạp, với độ nén chặt chưa ổn định.

Lớp 2: lớp đất sét pha dẻo mềm:

Là lớp đất có chiều dày 5.8m Để đánh giá tính chất của đất ta xét các hệ số sau:

+ Hệ số rỗng tự nhiên:

+ Chỉ số dẻo: A = W ch - W d = 43.0-25.5.5>17  lớp đất sét

 0.5< B< 0.75  Đất ở trạng thái dẻo mềm

+ Môđun biến dạng: ta có qc= 1.33 MPa= 1330 KN/m2

 E0 = qc= 5x1330= 6650KN/m2 (  là hệ số lấy theo loại đất)

Lớp đất này có cường độ trung bình và hệ số rỗng lớn, với góc ma sát và môđun biến dạng trung bình Tuy nhiên, bề dày của lớp đất hạn chế so với tải trọng công trình truyền xuống, do đó, nó chỉ phù hợp cho việc đặt đài móng và cho cọc xuyên qua.

Lớp 3: lớp đất sét pha dẻo chảy:

Là lớp đất có chiều dày 7.4m Để đánh giá tính chất của đất ta xét các hệ số sau:

+ Hệ số rỗng tự nhiên:

+ Một phần lớp đất nằm dưới mực nước ngầm:

+ Chỉ số dẻo: A = Wnh- Wd= 34,4-20,6.8 7 25%  Đất là lớp cát hạt trung

+Hệ số rỗng tự nhiên:

+ Sức kháng xuyên: qc= 10 MPa= 10000 KN/m2

+ Môđun biến dạng: ta có qc= 10 MPa= 10000 KN/m2

 Nhận xét: Đây là lớp đất có hệ số rỗng nhỏ, góc ma sát và môđun biến dạng lớn, rất thích hợp cho việc đặt vị trí mũi cọc.

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN

Mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -8.5m với tính chất ít ăn mòn, do đó ảnh hưởng đến móng công trình là không đáng kể Móng cần thi công ở độ sâu lớn, và các lớp đất trong trụ địa chất không có dị vật cản trở thi công Lát cắt địa chất công trình được mô tả như sau:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG

1.4.1 Phương án móng cọc BTCT Ƣu điểm:

Không gây chấn động mạnh hay tiếng ồn do đó thích hợp với công trình xây chen, xây dựng trong thành phố

Dễ thi công, nhất là với đất sét, á sét mềm

Trong quá trình thi công có thể đo chính xác lực ép

Cọc được sản xuất trên mặt đất giúp dễ dàng kiểm soát chất lượng, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng vật liệu và hoạt động độc lập với mực nước ngầm.

Chi phí và giá thành rẻ

Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn

Khả năng chịu uốn kém dễ bị nứt khi vận chuyển, cẩu lắp nên chiều dài cọc không lớn

Thể tích cọc chiếm chỗ có thể gây ra hiện tƣợng nâng mặt nền lân cận

Cọc không xuống đƣợc độ sâu lớn, khó thi công khi phải xuyên qua lớp sét cứng hoặc cát chặt dày

1.4.2 Phương án móng cọc khoan nhồi Ƣu điểm :

Sử dụng cho mọi loại địa tầng khác nhau

Sức chịu tải lớn do tạo đƣợc cọc có tiết diện lớn, chiều dài lớn, chịu tải trọng động tốt

Có khả năng khoan đến độ sâu lớn và cắm sâu vào lớp đất có khả năng chịu lực tốt Độ lún của công trình là rất nhỏ nhờ vào việc mũi cọc được hạ vào lớp đất có tính nén tốt.

Rút bớt đƣợc công đoạn đúc cọc, do không cần khâu xây dựng bãi đúc, lắp dựng ván khuôn

Cho phép kiểm tra trực tiếp các lớp đất lấy mẫu từ các lớp đất đào lên, có thể đánh giá chính xác điều kiện đất nền

Sản phẩm trong quá trình thi công nằm sâu trong lòng đất nên khó kiểm soát chất lƣợng bê tông

Cọc đổ tại chỗ, nên dễ xảy ra các khuyết tật ảnh hưởng tới chất lượng cọc như :

+ Hiện tượng co thắt, hẹp cục bộ thân cọc hoặc thay đổi kích thước tiết diện khi cọc xuyên qua các lớp đất khác nhau

+ Bê tông xung quanh thân cọc bị rửa trôi gây ra rỗ mặt thân cọc

+ Lỗ khoan nghiêng lệch, sụt vách lỗ khoan

+ Bê tông đổ thân cọc không đồng nhất và phân tầng

Thi công phức tạp yêu cầu công nghệ kỹ thuật tiên tiến, thiết bị chuyên dụng và đội ngũ cán bộ có kinh nghiệm, năng lực cao cùng công nhân lành nghề.

Quá trình thi công cọc khoan nhồi tại công trường ngoài trời nên phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và môi trường

Chi phí và giá thành tương đối cao

1.4.3 Phương án móng cọc barret

Cọc barret là một loại cọc khoan nhồi, có quy trình thi công tương tự như cọc khoan nhồi nhưng khác biệt ở thiết bị đào hố và hạ lồng thép Trong khi cọc khoan nhồi sử dụng lưỡi khoan hình tròn, cọc barret lại sử dụng gàu ngoạm hình chữ nhật Cọc barret thường có tiết diện hình chữ nhật, với chiều rộng từ 0,6m đến 1,5m và chiều dài từ 2,2m đến 6m.

Về ƣu nhƣợc điểm của cọc barret thì giống với cọc khoan nhồi

1.4.3 Đánh giá, lựa chọn phương án móng cho công trình

Dựa vào hình dáng, không gian kiến trúc, chiều cao công trình, cùng với chức năng của từng tầng và phòng, chúng ta có thể lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp.

Dựa trên đặc điểm địa chất công trình và vị trí lớp đất tốt nằm sâu, cùng với tải trọng tác động lên móng và các loại móng đã được đề cập, chúng ta có thể xác định phương pháp thi công phù hợp.

Vậy : Nền móng của công trình đƣợc xử lí bằng cọc BTCT

Tiêu đề	Thiết Kế Công Trình Trường Cấp III Tân Thành TP Ninh Bình
Tác giả	Nguyễn Như Bách
Người hướng dẫn	Thầy: Phạm Văn Tỉnh, Thầy: Dương Mạnh Hùng
Trường học	Học viện Kỹ thuật
Chuyên ngành	Kỹ Sư Xây Dựng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	2,65 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. TCVN 5574 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép	Khác
2. TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và tác động -Tiêu chuẩn thiết kế	Khác
3. TCXD 198 : 1997 Nhà nhiều tầng- Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối	Khác
4. TCXD 10304: 2014 Móng cọc –Tiêu chuẩn thiết kế	Khác
5. TCXD 5303-1991- Quy phạm kĩ thuật an toàn trong xây dựng	Khác
6. TCVN 9394-2012- Đóng và ép cọc- Thi công và nghiệm thu. Ngoài các tiêu chuẩn và quy phạm trên trong quá trình làm đồ án có sử dụng một số sách và tài liệu chuyên ngành sau	Khác
1. Sàn sườn bê tông toàn khối - GS.TS Nguyễn Đình Cống	Khác
2.Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép - GS.TS Nguyễn Đình Cống 3.Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép - GS.TS Nguyễn Đình Cống	Khác
4.Nền và móng các công trình dân dụng và công nghiệp- GS.TS-Nguyễn Văn Quảng	Khác
5. Khung bê tông cốt thép toàn khối_PGS.TS. Lê Bá Huế- Th.S Phan Minh Tuấn	Khác
6. Kết cấu bê tông cốt thép 1- Thầy Võ Bá Tầm 7.Kết cấu bê tông cốt thép 2 – Thầy Võ Bá Tầm 8. Kết cấu bê tông cốt thép 3- Thầy Võ Bá Tầm	Khác
9.Tính toán thực hành nền móng công trình dân dụng và công nghiệp – PGS.TS Vương văn Thành (Chủ biên )	Khác
10.Giáo trình hướng dẫn đồ án nền móng – GS.TS Nguyễn Văn Quảng – KS.Nguyễn Hữu Kháng…cùng 1 số tài liệu và tác giả khác	Khác