GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Nhiệm vụ chức năng của công trình
Tên công trình : Cao ốc văn phòng Địa điểm : 168 Phố Lê Đức Thọ
Trong bối cảnh hiện tại, khu trung tâm thành phố đang được quy hoạch thành khu hành chính, thương mại và kinh tế, nhu cầu xây dựng các trung tâm văn phòng trở nên cấp thiết Những công trình này giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng mặt bằng xây dựng trong nội thành, đặc biệt khi quỹ đất ở các thành phố lớn của Việt Nam đang ngày càng hạn hẹp.
Cao ốc văn phòng 168 Lê Đức Thọ tọa lạc tại vị trí trung tâm thành phố, mang lại lợi thế về giao thông thuận tiện cho người sử dụng.
Công trình bao gồm 8 tầng và một tầng hầm để làm gara cùng với các thiết bị kỹ thuật Kiến trúc của công trình cần đảm bảo đầy đủ công năng sử dụng, đồng thời phù hợp với kiến trúc tổng thể của khu đô thị và quy hoạch chung của thành phố.
Khu nhà thể hiện sự ưu việt của công trình hiện đại, kết hợp hài hòa giữa vẻ đẹp kiến trúc của thành phố và tính công năng hiệu quả.
1.1.2 Chức năng và quy mô công trình
Toà nhà làm việc 8 tầng cao 31 m với diện tích mặt bằng 1029 ( m 2 )
Có 1 tầng hầm dành cho để xe và khu vực kỹ thuật
Công trình có diện tích xây dựng khoảng 3500 m 2
Tầng 1 là khu vực dành cho siêu thị trƣng bày sản phẩm với diện tích 521 m 2 Tầng 2 là khu vực dành cho phũng hội nghị với diện tớch phũng 120m 2
Tầng 3 là khu vực dành cho văn phũng làm việc
Công trình được bố trí một cổng chính hướng tây thông ra mặt đường
Lê Đức Thọ tạo điều kiện cho giao thông đi lại và hoạt động thường xuyên của cơ quan
Hệ thống sân đường nội bộ bằng bê tông và gạch đảm bảo độ bền lâu dài
Hệ thống cây xanh và bồn hoa được sắp xếp tại sân trước và xung quanh ngôi nhà không chỉ tạo ra một không gian sống sinh động mà còn giúp gắn kết thiên nhiên với kiến trúc công trình, mang lại sự hài hòa cho cảnh quan.
Công trình tọa lạc trên đường phố chính, với phía Tây giáp đường phố này Phía Bắc khu đất là khu vực nhà hàng, trong khi phía Nam và phía Đông hiện đang quy hoạch nhưng còn bỏ trống.
Nhìn chung mặt bằng công trình khás bằng phẳng, giao thông đi lại thuận tiện vì gần trục đường chính.
Giải pháp kiến trúc
Quy hoạch tổng mặt bằng công trình phải tận dụng lợi thế khu đất, đồng thời tuân thủ các chỉ tiêu, quy định và tiêu chuẩn thiết kế cũng như yêu cầu kiến trúc của thành phố Mục tiêu là tạo ra một tổ hợp kiến trúc đồng bộ, hài hòa với cảnh quan môi trường xung quanh.
Giải pháp giao thông trên mặt bằng là mô hình hành lang, với các phòng được bố trí hai bên Sự liên kết giữa các phòng rõ ràng, giúp tạo ra sơ đồ kết cấu đơn giản và thông thoáng, đảm bảo lưu thông không khí tốt.
Mặt bằng công trình được thiết kế đơn giản với lưới cột thưa, tạo cảm giác thoáng đãng cho các dịch vụ ở tầng 1 và văn phòng từ tầng 2 đến tầng 8 Thang máy và thang nâng hàng được bố trí ở góc tòa nhà Kích thước công trình là 22m x 46,8m Tầng hầm nằm ở cao trình -1,80m với chiều cao 3m, phục vụ như trung tâm kỹ thuật và nơi để ô tô, xe máy, xe đạp.
Tổng diện tích xây dựng tầng hầm 1029 m 2 gồm:
Ga ra ô tô, xe máy, xe đạp có diện tích 970 m 2
Phòng nhân viên kỹ thuật, phòng điều hoà trung tâm, trạm bơm có diện tích 100 m 2 Phòng bảo vệ: 16 m 2
Một thang bộ, 2 thang máy b, Tầng 1 Đặt ở cao trình 1,20m với chiều cao tầng 3,9m đƣợc bố trí làm trung tâm trƣng bày sản phẩm và siêu thị bán hàng
Tổng diện tích xây dựng là 1029 m 2 gồm:
Sảnh chính có diện tích 170 m 2
Siêu thị trƣng bày và bán hàng có diện tích 521 m 2
Phòng giao dịch, phòng bảo vệ, phòng kỹ thuật có diện tích 75 m 2
Hai thang bộ và 2 thang máy, hệ thống hành lang
Khu vệ sinh có diện tích 30 m², nằm ở tầng 2 với cao trình 5,10 m và chiều cao tầng là 3,9 m Khu vực này được thiết kế để phục vụ cho hội trường biểu diễn và họp hội thảo, bao gồm 3 phòng hội trường với diện tích mỗi phòng là 115 m².
Tổng diện tích xây dựng là 1029 m 2 gồm:
Hội trường có diện tích 240 m 2
Thiết kế hai phòng hội trường với diện tích khác nhau: Phòng 1 có diện tích 115 m², có khả năng chứa khoảng 80 người, thích hợp cho các buổi hội họp nhỏ Phòng 2 có diện tích
250 m 2 chứa được khoảng 150 người dung để tổ chức những buổi hội họp lơn
Hậu trường, phòng quản lý, phòng hoá trang, phòng kỹ thuật, kho đạo cụ, quán bar
Khu vệ sinh có diện tích 37,5 m 2
Cầu thang bộ và thang máy, hệ thống hành lang d, Tầng 3 - 7
Có chiều cao tầng 3,3 m là các văn phòng cho thuê
Tổng diện tích xây dựng 1029 m 2 gồm
Khu vệ sinh có diện tích 37,5 m 2
Hai thang bộ và hai thang máy, sảnh. e, Tầng 8
Có chiều cao tầng 3,3m ta bố trí phòng ăn căng tin giải khát
Tổng diện tích xây dựng 1029 m 2 gồm
Bếp, phòng ăn, phòng giải khát có diện tích 700 m 2
Khu vệ sinh có diện tích 37,5 m 2
Hai thang bộ, và phòng kỹ thuật
1.2.2 Giải pháp mặt dứng và hình dáng không gian công trình
Công trình có tổng chiều cao 31,3 m, bao gồm tầng hầm để xe cao 3 m, tầng 1 dành cho siêu thị với chiều cao 3,9 m, tầng 2 làm hội trường cũng cao 3,9 m, và các tầng 3 đến 7 dành cho văn phòng với chiều cao 3,3 m mỗi tầng Tầng 8 được thiết kế làm phòng ăn với chiều cao 3,3 m.
Mặt đứng công trình hình chữ nhật với tường ngoài sơn màu vàng nhạt 3 lớp, mang đến sự đơn giản nhưng thanh lịch, góp phần nâng cao vẻ đẹp thẩm mỹ của công trình và thành phố.
Công trình mang kiến trúc hiện đại với thiết kế lấy sáng từ bốn phía Mặt tiền được thiết kế đối xứng, trung tâm là cửa kính tinh tế, phù hợp với chức năng sử dụng Hai bên là cửa sổ kính, vừa tạo vẻ trang trọng, vừa giúp lấy sáng và thông gió tự nhiên cho không gian.
Hệ thống giao thông đứng bao gồm 2 thang máy và 2 thang bộ, trong đó 2 thang máy và 1 thang bộ được đặt ngay tại sảnh ra vào, tạo sự thuận tiện cho việc di chuyển.
Không gian và hệ thống cầu thang của tòa nhà được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và đảm bảo an toàn cho tất cả những người làm việc trong công trình, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp.
1.2.3 Giải pháp cấu tạo và mặt cắt
- Cấu tạo các lớp sàn nhƣ sau:
+ Láng vữa chống mài mòn
+ Bê tông lót dày 20mm
+ Lớp vữa trát trần dày 20mm
+ Gạch lát nền dày 10 mm
+ Bê tông cốt thép dày 120 mm
+ Hai lớp gạch lá nem
+Lớp vữa lót dày 20mm
+Lớp bê tông xỉ chống nóng dày 70mm
+Lớp màng chống thấm dày 5mm
+Sàn bê tông cốt thép B20 dày 120mm
+ Sàn bê tông cốt thép B20
+ Lớp trần treo thạch cao
• Tầng 1,2 lát đá granit Thạch Bàn, tường sơn vôi 3 lớp Khu vệ sinh ốp gạch men kính, thiết bị vệ sinh ToTo, Vách kính không đố dày 12mm
• Tầng 38 tường sơn vôi bả matit Sàn lát gạch cêramic Khu vệ sinh ốp gạch men kính, thiết bị vệ sinh ToTo, Vách thạch cao cách âm dày 110 mm
Sàn lát gạch cêramic màu sáng, tường sơn vôi màu be vàng 3 lớp, vách khung nhôm kính Khu vệ sinh ốp gạch men kính, thiết bị vệ sinh ToTo
Vật liệu kiến trúc chủ yếu bao gồm gạch, cát, xi măng, bê tông cốt thép, và các loại vật liệu nội địa cũng như liên doanh khác Các hạng mục như lát nền gạch hoa Granite, mái bê tông cốt thép, và tường bả matit được sử dụng phổ biến Nhà vệ sinh được ốp gạch men và lát nền gạch chống trơn kích thước 20 x 20 Thiết bị vệ sinh được lắp đặt từ Inax và Vigracera, trong khi cửa đi sử dụng cửa gỗ công nghiệp sơn PU Cửa khu vệ sinh được làm từ nhôm kính dày 5 mm, cùng với cửa sổ và vách kính sử dụng khung nhôm vách kính trắng dày 8 mm.
Giải pháp quy hoạch
Dựa trên vị trí của công trình tại Quận Từ Liêm, Hà Nội, nghiên cứu quy hoạch sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa khả năng sử dụng đất, đồng thời đảm bảo sự hài hòa với các công trình và cảnh quan xung quanh Công trình sẽ được thiết kế với vị trí cách xa mặt phố Lê Đức Thọ, tạo ra một khoảng sân rộng rãi và thoáng đãng phía trước mặt tiền, thuận tiện cho việc đỗ xe.
Cầu thang tiền sảnh được thiết kế rộng rãi và hợp lý, giúp tiết kiệm diện tích và đảm bảo giao thông nội bộ thông suốt, tạo ra không gian sử dụng thoáng đãng Hội trường được bố trí linh hoạt, phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau.
Các giải pháp kỹ thuật khác
1.4.1 Hệ thống thông gió, điều hòa không khí và chiếu sáng a Hệ thống thông gió, điều hòa,
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.
Nội bộ công trình được thiết kế với hệ thống thông gió hiệu quả, bao gồm các lỗ cửa, hành lang và thông gió xuyên phòng, kết hợp với trạm điều hòa trung tâm đặt tại phòng kỹ thuật Hệ thống ống dẫn khí được phân phối đều khắp công trình, trong khi mỗi tầng có hệ thống điều chỉnh riêng biệt, đảm bảo không khí trong lành và thoải mái cho người sử dụng.
-Mặt khác , do có 2 mặt nhà tiếp giáp với đất lưu không nên thông gió tự nhiên đƣợc sử dụng nhiều thông qua các cửa lớn, cửa sổ
-Sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm để điều hòa thông gió cho các phòng và hành lang
-Nhìn chung, bố trí mặt bằng công trình đảm bảo thông gió và ánh sáng tự nhiên ở mức tối đa b Giải pháp chiếu sáng
-Kết hợp cả chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo
Hệ thống chiếu sáng trong nhà được thiết kế theo tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo TCXD 16: 1986, sử dụng đèn huỳnh quang cho các khu vực như siêu thị, phòng họp và hội trường Hành lang và sảnh được chiếu sáng bằng đèn dowlight 150mm và bóng compack, trong khi các khu phụ trợ như cầu thang, gara, kho, và khu WC chủ yếu sử dụng bóng đèn sợi đốt để đảm bảo độ rọi tối thiểu Đặc biệt, tầng 8 dành cho khu vực ăn uống có thể sử dụng các loại đèn neon trang trí, tạo không khí trang trọng và thoải mái cho thực khách.
Hệ thống điện chiếu sáng được bảo vệ bởi các aptomat trong bảng điện, giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống Việc điều khiển ánh sáng được thực hiện thông qua các công tắc lắp đặt trên tường gần cửa ra vào hoặc lối đi, mang lại sự tiện lợi tối đa cho người sử dụng.
Hệ thống điện của công trình được phân chia thành ba hệ thống riêng biệt: hệ thống điện sử dụng bình thường, hệ thống điện dự phòng và hệ thống điện sự cố.
Hệ thống điện từ phòng kỹ thuật điện trung tâm được phân phối qua các đường dây dẫn đứng đến từng tầng, mỗi tầng đều có hộp điện kỹ thuật riêng và mạng lưới điện ngang phục vụ các vị trí sử dụng điện Các đường dây dẫn được lắp đặt ngầm dưới sàn và trong tường, đảm bảo tính thẩm mỹ cho công trình và thuận tiện cho việc sửa chữa Toàn bộ dây dẫn điện trong tòa nhà sử dụng dây đồng bọc nhựa PVC cách điện, được chôn ngầm trong tường để đảm bảo an toàn và hiệu quả.
Mỗi tầng được trang bị rơ le tự ngắt riêng, giúp quản lý điện năng hiệu quả và không làm ảnh hưởng đến công việc của các đơn vị khác Mỗi đơn vị sử dụng điện đều có rơ le tự ngắt để đảm bảo an toàn và tiện lợi trong quá trình sử dụng.
Tại tầng kỹ thuật, hệ thống máy phát điện dự phòng được lắp đặt nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho công trình trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện từ mạng lưới điện thành phố.
Ngoài ra để đảm bảo cho việc cấp điện khi có sự cố mất điện ta bố trí một máy phát điện Diezel dự phòng công suất 100 kVA
1.4.3 Giải pháp cung cấp nước và thoát nước
Nguồn nước được cung cấp từ bên ngoài thành phố đến bể nước ngầm của công trình, sau đó được bơm lên bể chứa trên mái Hệ thống ống cấp nước sử dụng ống thép tráng kẽm, trong khi ống dẫn nước trong nhà được lắp đặt ngầm trong tường và các hộp kỹ thuật Trước khi đưa vào sử dụng, tất cả các ống phải được thử áp lực và khử trùng Các van khóa trong hệ thống đều phải là van khóa chịu áp lực để đảm bảo an toàn.
Hệ thống thoát nước mưa bao gồm các ống dẫn nước mưa từ các tầng đổ vào ga thu nước Nước mưa sẽ chảy qua các hố ga này trước khi vào mạng lưới thoát nước mưa Cuối cùng, hệ thống này được kết nối với hệ thống thoát nước của thành phố.
Nước thải sinh hoạt được thu gom qua hệ thống ống dẫn và xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại trước khi được đưa vào cống thoát nước bên ngoài khu vực.
Chất thải từ các xí bệt được dẫn vào hệ thống ống đứng thoát riêng, sau đó được chuyển đến ngăn chứa của bể tự hoại Hệ thống này có ống thông hơi có đường kính 60 mm, được lắp đặt cao qua mái 70 cm để đảm bảo thông thoáng.
Toàn bộ hệ thống thoát nước trong nhà đều sử dụng ống nhựa PVC loại Class II của Tiền Phong
1.4.4 Giải pháp thoát người khi có sự cố
-Cửa phòng cạnh đƣợc mở ra bên ngoài
Các sảnh và phòng đều có lối thoát trực tiếp ra hành lang và lối vào, dẫn đến các bộ phận thoát hiểm qua thang bộ và thang máy mà không cần qua bộ phận trung gian Khoảng cách từ bất kỳ phòng nào đến thang thoát hiểm được đảm bảo dưới 40 mét.
-Mỗi khu đều có không nhỏ hơn 2 thang thoát hiểm
Để đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy, khoảng cách từ cửa căn hộ đến lối thoát nạn gần nhất trong công trình không được vượt quá 25m.
-Thang thoát hiểm phải thiết kế tiếp giáp với bên ngoài
1.4.5Giải pháp chống sét và nối đất Ở đây ta dùng kim thu sét bằng thép 16 dài 600 mm lắp trên các kết cấu nhô cao và đỉnh của máy nhà Các kim thu sét đƣợc nối với nhau và nối với đất bằng các thép 10 Cọc nối đất dùng thép góc 65 x 65 x 6 dài 2,5 m Dây nối đất dùng thép dẹt
40 x 4 Điện trở của hệ thống nối đất đảm bảo nhỏ hơn 10
GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
Nguyên tắc truyền tải và lựa chọn phương án kết cấu
2.1.1 Sự phân bố tải trọng thẳng đứng
Tải trọng thẳng đứng được truyền xuống đất thông qua các cấu kiện thẳng đứng hoặc nghiêng được liên kết với nhau Các cấu kiện thẳng đứng này có thể là khung do hệ cột và dầm tạo thành, hoặc là những bức tường cứng với hình dạng đặc hoặc dạng mạng lưới.
Việc truyền tải thẳng đứng phụ thuộc vào sự bố trí tương hỗ các kết cấu chịu lực thẳng đứng trong phạm vi ngôi nhà
2.1.2 Sự phân bố tải trọng ngang
Các kết cấu chịu lực của ngôi nhà cần phải đảm bảo khả năng chịu đựng tất cả các tải trọng ngang như tải trọng gió và động đất Để đạt được điều này, cần thiết lập hệ thống giằng ngang đặc biệt theo cả phương dọc và phương ngang Hệ thống sàn dạng dầm cao sẽ giúp truyền tải trọng ngang đến các kết cấu thẳng đứng, từ đó các lực này sẽ được truyền xuống móng Tải trọng ngang chỉ có thể được truyền qua các liên kết chịu lực trượt giữa các kết cấu thẳng đứng và ngang.
Sự phân bố tải trọng ngang theo phương dọc nhà có thể thực hiện bằng các cách khác nhau:
- Các kết cấu chịu lực liên tục dạng khung cứng hoặc kết cấu dạng lưới;
- Nối cứng các nhịp của ngôi nhà với nhau có thể bằng các khung cứng
2.1.3 Lựa chọn phương án kết cấu Đối với việc thiết kế công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì việc lựa chọn trong giai đoạn này sẽ quyết định trực tiếp đến giá thành cũng nhƣ chất lƣợng công trình a Hệ kết cấu khung chịu lực
Hệ kết cấu không gian bao gồm các khung ngang và khung dọc liên kết chặt chẽ, cùng chịu lực để tạo nên độ bền vững cho công trình Để nâng cao độ cứng, các nút khung được thiết kế thành nút cứng, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội cho kết cấu.
Tạo đƣợc không gian rộng
Dễ bố trí mặt bằng và thoả mãn các yêu cầu chức năng
Nhƣợc điểm: Độ cứng ngang nhỏ
Tỷ lệ thép trong các cấu kiện thường cao
Hệ kết cấu vách chịu lực là lựa chọn phù hợp cho các công trình cao tầng, với các tấm phẳng thẳng đứng giúp chịu tải trọng đứng và ngang hiệu quả Tuy nhiên, hệ kết cấu này có thể hạn chế sự linh hoạt trong việc bố trí không gian Ngoài ra, hệ kết cấu lõi-hộp cũng được đề cập như một phương án cho các công trình xây dựng.
Hệ kết cấu gồm hai hộp lồng nhau, với hộp ngoài được tạo thành từ các lưới cột và dầm gần nhau, trong khi hộp trong cấu tạo bởi các vách cứng Toàn bộ công trình hoạt động như một kết cấu ống hoàn chỉnh, với lõi giữa tăng cường độ cứng và cùng với hộp ngoài chịu tải trọng ngang Ƣu điểm của hệ thống này là khả năng chịu lực tốt và tính ổn định cao.
Khả năng chịu lực lớn, thường áp dụng cho những công trình có chiều cao cực lớn
Khoảng cách giữa 2 hộp rất rộng thuận lợi cho việc bố trí các phòng
Chi phí xây dựng cao Điều kiện thi công phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao
Hệ kết cấu hỗn hợp khung-vách-lõi chịu lực rất phù hợp cho các cao ốc chọc trời trên 80 tầng, khi mà yêu cầu về sức chịu tải của công trình vượt quá khả năng của các hệ kết cấu khác.
Giải pháp kết cấu khung-vách-lõi mang lại khả năng chịu tải cao hơn cho công trình, nhờ vào việc lõi và vách chịu uốn chủ yếu Sự kết hợp này tạo ra chuyển vị tương đối lớn hơn ở các tầng trên so với các tầng dưới, giúp giảm thiểu chuyển vị tổng thể của công trình khi chúng hoạt động đồng bộ.
Với những ƣu điểm đó em quyết định chọn giải pháp kết cấu khung-lõi chịu lực với sơ đồ khung giằng e Lựa chọn phương án sàn:
Trong thiết kế nhà cao tầng, sàn đóng vai trò là vách cứng ngang, đòi hỏi tính tổng thể cao Hệ kết cấu sàn được lựa chọn chủ yếu dựa vào chiều cao tầng, nhịp và điều kiện thi công.
Sàn là hệ kết cấu phổ biến nhất, có thể áp dụng cho hầu hết các công trình Với phạm vi sử dụng rộng rãi, sàn mang lại chỉ tiêu kinh tế tốt và thi công dễ dàng, thuận tiện.
Tường được áp dụng khi có tải trọng lớn, chiều cao tầng hạn chế, hoặc để đáp ứng yêu cầu kiến trúc của sàn nấm nhằm tạo không gian rộng và linh hoạt Tuy nhiên, sàn nấm không hiệu quả về chi phí như sàn sườn Trong công trình này, chiều cao tầng tiêu chuẩn là 3,3m, tương đối cao cho nhà làm việc, và để đảm bảo tính linh hoạt trong việc bố trí vách ngăn cũng như tạo không gian rộng, phương án sàn sườn toàn khối được lựa chọn.
Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện
Chiều dày bản sàn có thể sơ bộ chọn theo công thức: b 1 min h DL h
m (2-2) hb : chiều dày bản sàn m : hệ số phụ thuộc vào loại bản,bản kê bốn cạnh m5-45
L 1 : chiều dài cạnh ngắn của ô bản h min : chiều dày tối thiểu của bản sàn
D : hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D=0.8-1.4
Lấy L 1 `00 mm (chiều dài cạnh ngắn của ô bản lớn nhất), m@, D=1
Chọn chiều dày h s = 12cm cho tất cả các tầng
Riêng sàn tầng hầm chọn chiều dày sàn hcm
2.2.2 Chọn tiết diện cột và lõi than máy :
Diện tích tiết diện cột sơ bộ chọn: b
N : Tổng lực dọc chân cột k : Hệ số phụ thuộc vào mô men k = 1,0 1,5.(Chọn k = 1,2)
R b : Cường độ chịu nén của bê tông với bêtông có cấp độ bền B20 có
Lực dọc N tính sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích chịu tải
Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà văn phòng nên lấy sơ bộ tải trọng 1000 daN/m2 sàn a) Cột giữa :
Hình 2.1: Diện tích chịu tải của cột giữa
Vậy tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải
- Diện tích cột cần thiết F = 388800.1, 0 3380,86
Chọn cột giữa bxh = 50x60 cm b Cột biên :
- Diện tích chịu tải của cột :(hình vẽ)
Hình 2.2 Diện tích chịu tải côt biên
-Vậy tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải
-Diện tích cột cần thiết F = 194400 1, 0 1690.43
Chọn cột biên bxh = 40x40cm
Cột trục A do nhịp AB có L = 4m nên chọn tiết diện theo cột trục E là : bxh = 40x40 cm
Khi chiều cao công trình tăng, lực dọc trong cột sẽ giảm, do đó cần giảm tiết diện cột một cách hợp lý Tuy nhiên, việc giảm tiết diện không nên quá nhanh để tránh tạo ra mô men phụ tập trung tại các vị trí thay đổi tiết diện.
Vậy chọn kích thước cột như sau:
+ Tầng hầm tầng 4 : Cột ở biên : 40x40 cm
+ Tầng 5 đến tầng mái : Cột ở biên: 40x40 cm,
-Tiết diện lõi chọn sơ bộ nhƣ sau:
Theo TCXD 198 : 1997, độ dày của vách (b) chọn không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng
Chiều dày lõi cầu thang máy thoả mãn 2 điều kiện : 15cm và Ht/20 390/20 = 19,5 cm lấy bằng = 25 cm
2.2.3 Chọn kích thước dầm a Kích thước dầm chính ngang
- Chiều cao dầm đƣợc tính sơ bộ theo công thức h d m d
Trong đó: m d = 10 12 l d : Nhịp của dầm
Với nhịp dầm 6m ta chọn h d = 60 cm , với nhịp dầm 4m ta chọn h d = 40 cm
- Chiều rộng dầm b d = (0.3 0.5) h d , ta chọn b d = 22 cm b Kích thước dầm phụ ngang h d m d
Trong đó: m d = 12 16 l d :nhịp dầm phụ
Ta chọn: hdp = 40 cm; b dp = 22 cm c Xác định kích thước dầm chính dọc
Ta chọn: h d = 60 cm, với l d = 3,6 m , ta chọn h d = 40 cm
- Chiều rộng dầm b d = (0,3 0,5) h d , ta chọn b d = 22 cm d Kích thước dầm phụ dọc h d m d
1 l d (2-6) Trong đó: m d = 12 16 l d :nhịp dầm phụ
-Với nhịp dầm phụ l=6m chọn h dp @ cm; b dp = 22 cm
Xác định tải trọng
Bê tông dùng cho công trình ta dùng bê tông B20
Tĩnh tải sàn có tác dụng dài hạn do trọng lượng bê tông sàn được tính theo công thức: g ts = n.h. (kG/m²), trong đó hệ số vượt tải được xác định theo tiêu chuẩn 2737-95 và h là chiều dày sàn.
: trọng lƣợng riêng của vật liệu sàn a Tĩnh tải sàn
Tĩnh tải là trọng lượng của các kết cấu như cột, dầm, sàn và tải trọng từ tường, vách kính trên công trình Để xác định tĩnh tải, chỉ cần tính toán tải trọng từ các lớp sàn và tải trọng của vách tường truyền vào khung Khi sử dụng chương trình sap2000 để giải lực, tải trọng bản thân của cột, dầm, sàn và vách cứng sẽ được tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân.
Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn
(Phụ lục 2: bảng 1) b Tải trọng tường ngăn :
Tường ngăn giữa và tường bao chu vi nhà có độ dày 220mm, trong khi tường ngăn giữa các phòng và tường nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên có độ dày 110mm, được xây dựng bằng gạch chất lượng cao.
00 daN/m 3 Cấu tạo tường bao gồm phần tường đặc xây bên dưới và phần kính ở bên trên
+ Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dài tường
+Tường ngăn giữa các phòng là tường thạch cao dày 150mm
+ Trọng lượng tường ngăn khu vệ sinh là tường 110
- Chiều cao tường được xác định : h t = H-h s (2-8) Trong đó: ht -chiều cao tường
H-chiều cao tầng nhà h s - chiều cao sàn, dầm trên tường tương ứng
Khi tính toán trọng lượng tường, cần cộng thêm hai lớp vữa trát dày 1.5cm mỗi lớp Để có một ước lượng gần đúng, trọng lượng tường sẽ được nhân với hệ số 0.75, nhằm tính đến việc giảm tải trọng do sự hiện diện của cửa sổ kính.
- Kết quả tính toán bảng Phụ lục2 bảng: 2 c Trọng lượng bể :
Kết quả tính toán trong phụ lục 2 bảng 3
Trọng lƣợng bể đƣợc quy về lực tập trung tại 4 góc bể là:
Do con người và vật dụng gây ra trong quá trình sử dụng công trình nên được xác định: p = n p0 (2-10)
Trong đó: hệ số vƣợt tải theo 2737-95 n = 1,3 với p0 < 200 kG/m 2 n = 1,2 với p 0 200 kG/m 2 p 0 : hoạt tải tiêu chuẩn
Hoạt tải phân bố đều trên sàn và cầu thang đƣợc lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN:2737-95
Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tương ứng với các loại phòng được cho trong bảng sau: Đơn vị daN/m2
Bảng 2.1: Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tương ứng với các loại phòng
Loại phòng TTTC dài hạn
- Sảnh, hành lang, cầu thang 100 300 1.2 360
- Phòng vệ sinh,phòng kỹ thuật 70 200 1.2 240
-Phòng trƣng bày,siêu thị 140 400 1.2 480
- Mái bêtông không có người sử dụng 75 75 1.3 97.5’
Sơ đồ tính toán khung phẳng
Hình 2.3: Sơ đồ kết cấu khung trục K5
Phân tải vào khung trục 5
Trong các công trình sử dụng tường thạch cao làm vách ngăn giữa các văn phòng, một số vách ngăn được đặt trực tiếp lên dầm, trong khi một số khác được đặt lên sàn Do đó, cần tiến hành quy đổi tải trọng của các vách ngăn thạch cao này thành tải trọng phân bố đều lên các ô sàn mà chúng đặt lên.
Tại tầng điển hình tại các ô sàn giữa trục A và E đều có tường thạch cao với chiều dài tường trên mỗi ô sàn là 6m Diện tích mỗi ô sàn là:7,2 x 6 = 43,2 m2
Vậy tải trên sàn do tường thạch cao tác dụng vào là: tt tt g l 72, 6.6 2 q 10, 08daN / m
Cộng với các lớp sàn ta có tĩnh tải tác dụng vào khung 5 là:
2.5.1 Tĩnh tải a Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung K5
2500 4700 7200 sơ đồ phân tĩnh tải vào khung trục K5
5 6 7 sơ đồ phân tĩnh tải vào khung trục K5 kÕt cÊu bao che
Hình 2.4: Sơ đồ phân bố tải trọng tĩnh tải lên khung trục K5 và kết cấu bao che b.số liệu tính toán
Hình 2.5: Phân bố tĩnh tải tác dụng vào khung trục 5 Đơn vị: DaN, DaN/m
Tầng 1,3,5,7, mái a Trường hợp hoạt tải 1
Chất tải lên nhịp AB và CD
4000 6000 sơ đồ phân hoạt tải 1 vào khung trục K5 tÇng 1,3,5,7 b.Trường hợp hoạt tải 2
Chất tải lên nhịp BC và DE
2500 4700 7200 sơ đồ phân hoạt tải 2 vào khung trục K5 tÇng 1,3,5,7
Hình 2.5 phân bố hoạt tải vào các tầng 1,3,5,7, mái
Tầng 2, 4, 6, 8 a) Trường hợp hoạt tải 1
Chất tải lên nhịp BC và DE
A B C D E sơ đồ phân hoạt tải 1 vào khung trục K5 tÇng 2,4,6,8 b) Trường hợp hoạt tải 2:
Chất tải lên nhịp AB và CD
4000 6000 sơ đồ phân hoạt tải 2 vào khung trục K5 tÇng 2,4,6,8
Hình 2.6 phân bố hoạt tải vào các tầng 2.4.6.8
Kết cấu bao che a, Trường hợp hoạt tải 1 sơ đồ phân hoạt tải 1 vào khung trục K5 kÕt cÊu bao che
Tải tập trung P1 = P 2 = 97.5x3.6x1 = 351 (daN/m) b, Trường hợp hoạt tải 2
B' sơ đồ phân hoạt tải 2 vào khung trục K5 kÕt cÊu bao che
Hình 2.7 Phân bố hoạt tải vào các tầng 2.4.6.8
Tải phân bố tác dụng lên khung: Do sàn 4x7.2m truyền vào dưới dạng tam giác là: q = 97.5x2 = 195 (daN/m)
Tải tập trung tác dụng lên khung: Do trọng lượng sàn 4x7.2m truyền vào dưới dạng hình thang:
Hoạt tải phân bố tác dụng lên khug truc K5 kết quả tính toán hoạt tải (phụ lục 3: bảng 1)
Hình 2.8: Phân bố hoạt 1 tải tác dụng vào khung trục 5 Đơn vị: DaN, DaN/m
Hình 2.8: Phân bố hoạt 2 tải tác dụng vào khung trục 5 Đơn vị: DaN, DaN/m
Tải trọng gió đƣợc xác định theo TCVN 2737 - 1995 Vì công trình có chiều cao
H = 31.3 m Nên ta chỉ xét tới thành phần tĩnh của gió tác dụng lên công trình mà không xét tới thành phần động
Công thức tính thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z
Trong đó : n : hệ số tin cậy của tải gió n=1,2
Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió được xác định theo TCVN 2737-1995, với khu vực Từ Liêm-Hà Nội thuộc vùng gió IIB, có giá trị W o là daN/m² Hệ số k được tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình, tra theo bảng 5 TCVN 2737-1995 với địa hình dạng C Hệ số khí động c, phụ thuộc vào hình khối công trình và hình dạng mặt đón gió, được lấy theo chỉ dẫn ở bảng 6 TCVN 2737-1995, trong đó c=+0.8 cho mặt đón gió và c=-0.6 cho mặt khuất gió.
Tải trọng gió tĩnh ở mỗi tầng tính theo công thức : q=n x Wo x k x C x B (2-13)
Bề rộng đón gió công trình n : hệ số tin cậy của tải gió n=1,2
Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió được xác định theo TCVN 2737-1995, trong đó khu vực Từ Liêm thuộc vùng gió IIB với giá trị W o là daN/m² Hệ số k, phản ánh sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và địa hình, được tra theo bảng 5 TCVN 2737-1995, trong đó địa hình được xác định là dạng C Hệ số khí động c, được lấy theo chỉ dẫn ở bảng 6 TCVN 2737-1995, phụ thuộc vào hình khối công trình và hình dạng mặt đón gió, với c = +0.8 cho mặt đón gió và c = -0.6 cho mặt khuất gió.
Chiều dài nhà L = 46.8 Ta có bảng áp lực gió tác dụng lên khung trục 5:
( phụ lục 3 hoạt tải bảng 2)
Tường thu hồi cao 0.8m trên mái có diện chịu tải dài B = 7.2m quy về tải trọng tập trung đặt ở đầu cột
Hệ số khí động : Cđ = +0.8 ; C h = -0.6
Vậy lực tập trung do tải gió tác dụng quy về lực tập trung là :
Sơ Đồ Gió phải, gió phải
2.5.4 Tính toán và tổ hợp nội lực
2.5.4.1 Tính toán nội lực a Sơ đồ tính toán
- Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung phẳng ngàm tại mặt đài móng
- Tiết diện cột và dầm lấy đúng như kích thước sơ bộ
- Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn
- Trục cột giữa trùng trục nhà ở vị trí các cột để đảm bảo tính chính xác so với mô hình chia tải
Chiều dài tính toán của dầm được xác định dựa trên khoảng cách giữa các trục cột tương ứng, trong khi chiều dài tính toán của các phần tử cột ở các tầng trên được lấy theo khoảng cách giữa các sàn Tải trọng cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình thiết kế.
- Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân, hoạt tải sử dụng, tải trọng gió
- Tĩnh tải đƣợc chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình
- Hoạt tải chất lệch tầng lệch nhịp
- Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh theo phương X gồm gió trái và gió phải
Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau:
+ Trường hợp tải 1: Tĩnh tải
+ Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng
+ Trường hợp tải 3: Gió X trái (dương)
+ Trường hợp tải 4: Gió X phải (âm) c Phương pháp tính
Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán nội lực, và kết quả được trình bày trong bảng phụ lục (chỉ bao gồm các giá trị nội lực cần thiết cho việc tính toán).
Nội lực đƣợc tổ hợp nhƣ sau: Tổ hợp cơ bản I, Tổ hợp cơ bản II
- Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do tĩnh tải với một hoạt tải bất lợi nhất
Tổ hợp cơ bản II bao gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực do hoạt tải gây ra, trong đó nội lực từ hoạt tải được nhân với hệ số tổ hợp là 0.9.
Việc tổ hợp nội lực trong kết cấu sẽ được thực hiện tại các tiết diện nguy hiểm nhất, bao gồm tiết diện chân cột và tiết diện đỉnh cột cho phần tử cột, cũng như tiết diện hai bên mép và tiết diện chính giữa dầm cho phần tử dầm Ngoài ra, cần xem xét thêm các tiết diện khác nếu có nội lực lớn, chẳng hạn như tiết diện có tải trọng tập trung Tại mỗi tiết diện, cần xác định tổ hợp có cặp nội lực nguy hiểm để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho kết cấu.
* Đối với cột : +Mmax và Ntu
* Đối với dầm : Mmax, Mmin và Qmax
Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử cột của khung 5 thể hiện trong bảng
THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN THÂN
Tính toán thép cột khung trục 5
Kết cấu nhà có mặt bằng đối xứng và làm việc theo phương ngang, với cột chịu nén đúng tâm theo phương x và nén lệch tâm theo phương y Phương pháp tính toán cốt thép cho cột chịu nén lệch tâm sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 356 – 2005 để thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép.
-Cường độ tính toán của vật liệu:
+ Bê tông B20 có R b = 11.5 Mpa ; R bt = 0.9 MPa ; E b = 27000 MPa
+ Cốt thép nhóm AII có R s = 280 MPa ; E s = 210000 MPa
+ Cốt thép đai nhóm AI có R sw = 175 MPa
+ Tra hệ số R và R theo bảng phục lục 8 ta có: R = 0.623 ; R = 0.429
Từ kết quả bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra 3 cặp nội lực để tính toán cột bao gồm:
Cặp 1: M max và N tương ứng
Cặp 2: M min và N tương ứng
3.1.2 Tính toán cốt thép cho cấu kiện điển hình
Trình bày tính toán cốt thép cho cấu kiện 21 là cột tầng hầm C 2
Các cột còn lại được tính toán tương tự từ bảng tính Excel
Nội lực Đơn vị Cặp nội lực
Ta có : h = 600mm ; b = 500mm có A c = 300000 mm 2
Chiều cao tính toán : l o = 3000 x 0.7 = 2100 mm
600 l h Hệ số uốn dọc 1 a) Tính toán với cặp nội lực 1 M max = 197 KNm 70000 daN.cm
Giả thiết : a=a’= 50mm, h 0 = 600-50= 550mm, Z a = h 0 -a’ U0-50= 500mm Độ lệch tâm : e 1 = M/N = 197/3326.1 = 0.059 m = 59 mm Độ lệch tâm ngẫu nhiên e a theo TCVN 356 – 2005 lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:
+ 1/600 chiều dài cấu kiện: l/600 = 3000/600 = 5 mm
+ 1/30 chiều cao tiết diện: h/30 = 600/30 = 20 mm
Cấu kiện thuộc kết cấu siêu tĩnh: e0= max{e 1 ; e a }= e 1 = 5.9 cm e = e 0 – a + h/2 = 5.9 - 5 + 30 = 30.9 cm
Xảy ra trường hợp x 1 > R xh o ,nén lệch tâm bé
Ta xác định lại x theo phương trình:
Giải phương trình bậc 3 ta được : x = 49.43 cm
Diện tích cốt thép dọc đƣợc xác định lại theo công thức: b 0 2 s s sc a
Tính toán với cặp nội lực 2 M min = 8.9 KNm
Giả thiết : a=a’= 50mm, h0= 600-50= 550mm, Z a = h 0 -a’ U0-50= 500mm Độ lệch tâm : e 1 = M/N = 8.9/4448.3 = 0.002 m = 2.0 mm Độ lệch tâm ngẫu nhiên e a theo TCVN 356 – 2005 lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:
+ 1/600 chiều dài cấu kiện: l/600 = 3000/600 = 5 mm
+ 1/30 chiều cao tiết diện: h/30 = 600/30 = 20 mm
Cấu kiện thuộc kết cấu siêu tĩnh: e 0 = max{e 1 ; e a }= e 1 = 2 cm e = e 0 – a + h/2 =0 2 – 0.5 + 30 = 29.7 cm
Xảy ra trường hợp x 1 > R xh o ,nén lệch tâm bé
Ta xác định lại x theo phương trình:
Giải phương trình bậc 3 ta được : x = 47.45 cm
Diện tích cốt thép dọc đƣợc xác định lại theo công thức:
xác định giá trị hàm lƣợng cốt thép theo độ mảnh
Hàm lƣợng cốt thép: t = min
Hình vẽ 3.2 thể hiện bố trí cốt thép cột, trong đó cặp nội lực số 2 yêu cầu lượng thép bố trí lớn nhất Do đó, cốt thép cột 21 được bố trí với A s = A s ’= 23.66 cm², chọn 4 thanh thép Φ28 có A s = 24.63 cm² Bên cạnh đó, cần lưu ý đến việc bố trí cốt đai cột để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho kết cấu.
* Các công thức cơ bản
Khi khụng có cốt xiên điều kiện cường độ trờn tiết diện nghiêng c là: b sw
Q là lực cắt tác động lên tiết diện nghiêng, có chiều dài hình chiếu trên trục cấu kiện là c Lực này được tính toán từ tổng tất cả các lực đặt ở một phía của tiết diện nghiêng.
Lực cắt Q là lực tác động lên bờ tụng tại tiết diện nghiêng c, được xác định thông qua công thức thực nghiệm Đối với bê tông nặng và các cấu kiện có tiết diện hình chữ nhật, việc tính toán lực cắt này rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và độ bền cho công trình.
Q đƣợc khống chế trong khoảng: b
Q bmin = 0,5R bh bt 0 Q b 2,5R bh bt 0 = Q bmax
Tức là c đƣợc khống chế trong khoảng sau: 3h 0 c 0,6h 0
Qsw là lực cắt do cốt đai chịu: Q sw 0,75R A sw sw 0,75q c sw (3-6)
Mà : sw R A sw sw q s (3-7) Trong đó:
Rsw là cường độ tính toán cốt đai
Diện tích tiết diện ngang của các nhánh cốt đai được xác định trong mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện, trong khi khoảng cách giữa các cốt đai được ký hiệu là s.
* Áp dụng tính toán cho cột :
- Số liệu: bê tông B20, nhóm thép AI dựng cho cốt đai
- Số liệu lấy từ phụ lục giao trình bê tông cốt thép I có:
- Lực cắt lớn nhất tại chân cột xuất từ sap đƣợc: Q = 79.6 kN
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của cột:
vậy đủ khả năng chịu cắt
- Tính cốt đai theo công thức sau: q swmin = 0,25 R bt b = 0,25 0,9 500 2.5 N/mm vậy tính cốt đai theo: qswmin = 112.5 N/mm
- Giả thiết nếu đặt cốt đai 8 , 2 nhánh theo công thức khoảng cách cốt đai là: sw sw sw nA R 2.50,3.175 s 260,8 q 67,5
- Kiểm tra điều kiện s0,5h 0 =0,5.550 = 275 mm
s = 260,8 mm < 330 mm do vậy ta chọn s = 200 mm
- Kiểm tra điều kiện s 0 2h 0 đối với cốt đai 8 cách nhau 200 mm q sw = 2.50,3.175
- Tính khả năng chịu cắt theo mặt cắt c
Kết luận: Vậy thỏa mãn điều kiện
chọn thép đai 8 2 nhánh khoảng cách s = 200mm
- Tại đoạn nối chồng thộp dọc s≤10 min 0mm Chọn s0mm
- Kiểm tra lớp bảo vệ cốt thộp:
Nối cốt thộp chờ: 30d = 30.18T0 mm
+ Do chiều cao cột h = 50 cm nên ta bố trí thêm 2 thép dọc 16 ở giữa
Các cột còn lại đƣợc tính toán bằng bảng tính Excel
- Các cột tầng 2,3,4 bố trí thép giống cột tầng 1
- Các cột tầng 6,7,8 bố trí thép giống cột tầng 5
Tính toán thép dầm khung trục 5
Để tính toán thép dầm, ta lựa chọn các nội lực từ bảng tổ hợp nội lực, tập trung vào các mômen dương và mômen âm lớn nhất.
3.2.1 Cơ sở tính toán a) Với tiết diện chịu mômen âm
Tính toán theo sơ đồ đàn hồi, với bêtông B20 có Rb= 11.5MPa Cốt thép CII có
Cánh nằm trong vùng kéo, do đó bêtông không được tính cho chịu kéo Vì vậy, về mặt cường độ, chỉ cần tính toán với tiết diện chữ nhật có kích thước bxh.
Hình3.3:vùng chịu kéo nén của bê tông
Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là a, tính đƣợc h 0 = h – a
( a là chiều dày lớp bảo vệ cốt thép)
Nếu R thì tra hệ số theo phụ lục hoặc tính toán:
Diện tích cốt thép cần thiết: As = M
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép : s
Nếu max thì tăng kích thước tiết diện rồi tính lại
Nếu R, cần tăng kích thước tiết diện để thực hiện tính toán lại Nếu không tăng kích thước, phải đặt cốt thép chịu nén A s ’ và thực hiện tính toán theo tiết diện có cốt kép Điều này cũng áp dụng cho tiết diện chịu mômen dương.
Khi tính toán tiết diện chịu mômen dương, cánh nằm trong vùng nén và do bản sàn đổ liền khối với dầm, nó cùng tham gia chịu lực với sườn Diện tích vùng bê tông chịu nén sẽ tăng thêm so với tiết diện chữ nhật, vì vậy khi tính toán mômen dương, cần phải sử dụng tiết diện chữ T.
Bề rộng cánh đƣa vào tính toán:
Hình 3.4: diện tích vùng bê tông chịu kéo nén
' c bf b 2S (3-13) Trong đó S c không vƣợt quá 1/6 nhịp dầm và không đƣợc lớn hơn các giá trị sau:
+ Khi có dầm ngang hoặc khi bề dày của cánh hf’0.1h thì S c không quá nửa khoảng cách thông thuỷ giữa hai dầm dọc
+ Khi không có dầm ngang, hoặc khi khoảng cách giữa chúng lớn hơn khoảng cách giữa 2 dầm dọc, và khi h f ’< 0.1h thì S c 6h f ’
+ Khi cánh có dạng công xôn (dầm độc lập):
Bỏ qua S c trong tính toán khi h’ f Mf tại trục trung hòa qua sườn, cần tiến hành tính toán cốt thép cho vùng nén chữ T Đối với việc tính toán cốt thép đai cho dầm, để thuận tiện trong thi công, nên xác định cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và áp dụng cách bố trí tương tự cho các dầm còn lại.
3.2.2 Tính toán cốt thép cho cấu kiện điển hình
Tính cấu kiện dầm 62 D 2 (22x60cm)
Nội lực :M t = -264.5KNm, M g 1KNm, M p = -273.1KNm a) Tính thép chịu mômen dương
Kích thước dầm 22x60cm Mômen giữa nhịp M g = 93.1 KNm
Bề rộng cánh đƣa vào tính toán: b’ f = b+2.S c
Trong đó S C không vƣợt quá trị số bé nhất trong các giá trị sau:
Xác định vị trí trục trung hoà:
Ta có M = 93.1 KNm < M f = 1122.3 KNm nên trục trung hoà đi qua cánh, tính toán theo tiết diện chữ nhật bxh6x600cm
+Diện tích cốt thép cần thiết: s s 0
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép:
.100% 100% 0.52% b.h 22x55 > min =0,15 % b) Tính thép chịu mômen âm
Do tiết diện trái hai đầu dầm có mômen âm gần bằng nhau, ta chọn giá trị mômen lớn hơn để tính toán cốt thép Trong trường hợp này, cánh của cấu kiện nằm trong vùng kéo, vì vậy cốt thép được tính toán theo tiết diện chữ nhật 22x60cm với M = -273.1 KNm.
Chọn chiều dày lớp bảo vệ: a= 5cm, h0` 5= 55 cm
Diện tích cốt thép cần thiết: s s 0
Chọn thép: 325 + 222 có AS= 22.1 cm 2
Kiểm tra hàm lƣợng cốt thép:
Để tính toán cốt đai cho dầm, cần xác định lực cắt lớn nhất, từ đó bố trí cốt đai cho dầm một cách đơn giản và đồng nhất cho các dầm còn lại.
Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, lực cắt lớn nhất trong các dầm: Qmax= 182.7KN +Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính: o w1 b1 b
Với bê tông nặng, cốt liệu bé, cấp độ bền không lớn hơn B20, đặt cốt đai thỏa mãn điều kiện hạn chế theo yêu cầu cấu tạo thì w 1 b 1 1
+ Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông: QQ b min b3 R b.h bt o
Suy ra: QQ b min b 3 R b h bt o nên cần phải tính toán cốt thép đai cho dầm Chọn cốt đai 8, 2 nhánh, diện tích một lớp cốt đai là: A sw = 2x 50.3= 100.6mm
Ta có : sw R xA sw sw 175x100.6 q 176.1N / mm s 100
bố trí hợp lý, cốt thép chọn phù hợp
Vậy ta chọn khoảng cách các cốt đai nhƣ sau:
+ Hai đầu dầm (khoảng1/4 nhịp dầm) dùng 8 S100mm
+ Phần còn lại dùng 8 S200mm
Tương tự Các dầm còn lại được tính toán trên bảng tính Excel :
- Các dầm còn lại trên nhịp CD, DE có kích thước tiết diện và lực tương đối giống nhau nên ta bố trí thép giống nhịp CD.
THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN
Thiết kế sàn tầng điển hình
Nén dọc trục: R b 11,5 10 3 kN m / 2 115 daN cm / 2
Kéo dọc trục: R bt 0,9 10 3 kN m / 2 9 daN cm / 2
Mô đun đàn hồi: E b 27 10 ( x 6 kN m / 2 ) 27 10 ( x 4 daN cm / 2 )
+ Thép đường kính nhỏ hơn 10 nhóm A I:
Cường độ chịu kéo-cốt thép dọc: R s 225 10 3 kN m / 2 2250 daN cm / 2
Cường độ chịu kéo-cốt thép ngang: R sw 175 10 3 kN m / 2 1750 daN cm / 2
Cường độ chịu nén: R sc 225 10 3 kN m / 2 2250 daN cm / 2
Mô đun đàn hồi: E s 21 10 7 kN m / 2 21 10 5 daN cm / 2
+ Thép đường kính lớn hơn 10 nhóm A II:
Cường độ chịu kéo-cốt thép dọc: R s 280 10 3 kN m / 2 2800 daN cm / 2
Cường độ chịu kéo-cốt thép ngang: R sw 225 10 3 kN m / 2 2250 daN cm / 2
Cường độ chịu nén: R sc 280 10 3 kN m / 2 2800 daN cm / 2
Mô đun đàn hồi: E s 21 10 7 kN m / 2 21 10 5 daN cm / 2 mặt bằng SàN TầNG 3
Mặt bằng sàn tầng 3 tầng điển hình
Các lớp Chiều dày líp (mm) g (daN/m3) gtc (daN/m2) n gtt (daN/m
Lớp trần treo thạch cao 50 1.3 65
- Văn phòng làm việc Tổng tải trọng:
200x1.2$0 (daN/m2) q tt g tt p tt 498.99.7240748.6(daN/m 2 )
Tính toán với dải bản b 1 m có: Q tt 748 6 x 1 748 6 ( daN / m )
Tính toán theo sơ đồ khớp dẻo, dự kiến cốt thép phía dưới đặt đều
Tỷ số kích thước hai cạnh ô bản:
3.6 l l Vậy bản làm việc theo hai phương
Tính theo bản kê bốn cạnh:
Hình 4.1: sơ đồ bản kê bốn cạnh
Các mômen trong bản quan hệ bởi biểu thức:
Chọn tỷ số nội lực giữa các tiết diện:
4.1.2.4 Tính toán cốt thép a, Tính toán theo phương cạnh dài
Thép chịu mômen âm: M II M II ' 1.7( kN m / )
Chiều cao làm việc : h 0 ha0.120.020.1(m), h 0: chiều cao làm việc h: bề dày bản a: chiều dày lớp bảo vệ cốt thép
Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn BTCT toàn khối” ta có: 0 995
Chọn cốt thép theo cấu tạo 58, s200
Thép chịu mô men dương :
M 2= M II , M II ' vì vậy không cần tính b, Tính toán theo phương cạnh ngắn
Thép chịu mômen âm: M I M I ' 5.1( kN m / )
Chiều cao làm việc: h 0 ha0.120.020.1(m), h 0: chiều cao làm việc h: bề dày bản a: chiều dày lớp bảo vệ cốt thép
Tra bảng phụ lục 10 sách “Sàn sườn BTCT toàn khối” ta có: 0.975
Chọn cốt thép 8, a s 0.503(cm ) 2 , khoảng cách giữa các cốt thép là: s s ba 100x0.503 s 20.12(cm)
Thép chịu mô men dương : M 1 3.4(kNm / m)
M 1quá nhỏ so với M M I , I ' vì vậy không cần tính
+ các ô sàn còn lại được khác tính tương tự
THIẾT KẾ KẾT CẤU NGẦM
Tính toán kết cấu móng khung trục 5
5.1.1 Địa chất công trình và địa chất thủy văn
Bảng 5.1: Địa chất công trình
Số liệu tính toán móng Lớp đất Chiều dày(m)
1 1.1 1.1 Đất lớp : bê tông ,cát lấp
2 9.7 10.8 Sét pha, màu nâu vàng, xám ghi, dẻo cứng
3 6.2 17 Sét pha, xám vàng, nửa cứng đôi chỗ dẻo cứng
4 10.5 27.5 Cát hạt mịn trung, xám vàng, xám ghi, chặt vừa
5 7.3 34.8 Cát sạn lẫn sỏi cuội, xám vàng, xám ghi, rất chặt
6 13.7 _ Cuội sỏi lẫn cát sạn, đa màu, rất chặt
- Kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý của 3 mẫu nguyên dạng cho giá trị sau:
Bảng 5.2 Chỉ tiêu cơ lí của đất mẫu
Tỉ trọng (KN/m 3 ) _ 27.2 27.3 26.6 26.5 26.4 Độ ẩm tự nhiên W 0 (%) _ 31.2 30.2 _ _ _ Độ ẩm giới hạn nhão Wnh (%) _ 39.1 41.2 _ _ _ Độ ẩm giới hạn dẻo W d (%) _ 25.2 26.4 _ _ _ Độ sệt B _ 0.43 0.26 _ _ _
Kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT _ N N N% Nh >100
Bảng 5.3: Thành phần hạt của đất mẫu
Thành phần hạt(%) Đường kính nhóm hạt(mm) 50-20 20-10 10-5 5-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1