Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác kh
Trang 1Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:5
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN TÍNH KẾT CẤU
Trang 2Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:6
2.1 Phân tích, lựa chọn phương án kết cấu
Công trình “Chung cư căn hộ bình phú” ngụ tại đường số 23 – P10 – Q6 – TP.HCM, với chiều cao công trình không cao (chỉ 37.2m), diện tích mặt bằng tầng điển hình (27mx45m) tương đối lớn, do vậy công trình chủ yếu chịu tải trọng đứng còn tải trọng ngang do gió bão gây ra là không quá lớn Mặc dù vậy công trình vẫn đòi hỏi móng và nền đất phải đủ khả năng chịu lực do tải trọng ngang và đứng này gây ra Đồng thời, sự lún và nghiêng của công trình phải được khống chế trong một phạm vi cho phép, đảm bảo công trình đủ ổn định dưới tác dụng của tải trọng gió Nên thường phải chọn những phương án móng sâu cho công trình, cụ thể là phương án móng cọc cho công trình này
Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh là vùng hầu như không xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió bão Tuy nhiên do chiều cao công trình không lớn (nhỏ hơn 40m) nên ta không xét đến tính chất động của gió
Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây
ra cũng tăng lên nhanh chóng Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các
bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng
Do đó, việc lựa chọn một hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng Xét một số hệ chịu lực chính thường được sử dụng cho nhà nhiều tầng như:
Hệ khung chịu lực
Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá
20 tầng Vì vậy, kết cấu khung chịu lực được chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này
Hệ tường chịu lực
Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực; tường ngang chịu lực; tường ngang và dọc cùng chịu lực
Trường hợp tường chịu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng Khi đó, vách cứng
Trang 3Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:7
không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng Số tầng
có thể xây dựng được của hệ tường chịu lực đến 40 tầng
Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng
có một số hạn chế:
Gây tốn kém vật liệu;
Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết;
Thi công chậm;
Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu
Do vậy phương án hệ tường chịu lực không được sử dụng cho công trình này
Hệ khung - tường chịu lực
Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian cùng nhau chịu lực
Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu chịu lực (vách cứng) gọi là sơ đồ giằng
Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với tường, gọi là sơ đồ khung giằng
Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung và vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung – vách những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng
Với phương án hệ khung kết hợp với tường chịu lực cũng không cần thiết sử dụng cho công trình này.Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu thang, hồ nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn
là khung chịu lực theo sơ đồ khung giằng, vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép công trình bảo đảm chịu tải trọng đứng và ngang gây ra.Không chỉ thế sàn còn là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong công trình kiểu khung giằng, nó làm tăng độ cứng tổng thể cho công trình Do vậy phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất, ổn định nhất, và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn phương án sàn sườn toàn khối để thiết kế
Kết luận:
Hệ chịu lực chính của công trình là hệ khung chịu lực
Trang 4Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:8
Trang 5Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:9
1.Khái quát về sàn sườn BTCT
Sàn bê tông cốt thép được dung rộng rãi trong ngành xây dựng hiện nay
Nó thường được dùng làm sàn trong các nha dân dụng, nhà công nghiệp Kết
cấu sàn còn thấy ở sàn tàu, cầu, bến cảng, móng bè, mặt cầu tường chắn đất, …
ưu điểm là bền lâu, độ cứng lớn, chống cháy tốt, dễ cơ giới hóa xây dựng và
kinh tế hơn một số loại sàn khác
Việc lựa chọn kiểu sàn phụ thuộc vào công dụng của các phòng và phụ thuộc
vào hình thức kiến trúc của tầng, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật… Hiện nay đã có
nhiều loại vật liệu khác để thay thế cho sàn bê tông côt thép nhưng ở Việt Nam
thì sàn bê tông cốt thép luôn đước lựa chọn hàng đầu
2.Mặt bằng bố trí dầm sàn tầng điển hình
Do diên tích ở một số ô sàn lớn dẫn đến bề dày sàn phải lớn, làm tăng
đáng kể tải trọng của công trình và tốn chi phi cho móng nên để hạn chế các
nhược điểm đó đối với các ô sàn có diện tích lớn ta sẽ bố trí them hệ dầm trực
Trang 6Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:10
Kích thước tiết diện dầm
Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức:
d d
d
l h m
trong đó:
m d_ hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng:
m d= 12 16 đối với dầm khung nhiều nhịp
m d= 8 12 đối với dầm khung một nhịp
Như vậy kích thước tiết diện dầm được chọn sơ bộ như sau:
hs hmin 6 cm
Trong đó:
D = (0.8 1.4): hệ số phụ thuộc tải trọng
mS = (30 35): đối với sàn làm việc một phương
ms = (40 45): đối với sàn làm việc hai phương
l _ độ dài cạnh ngắn của sàn
hmin: đối với nhà dân dụng chiều dày sàn tối thiểu là 6cm
Căn cứ vào các điều kiện trên chọn chiều dày tất cả các ô sàn là: hS = 10 (cm)
Trang 7Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:11
ni : hệ số độ tin cậy
i: độ dày lớp thứ i
Hình 3.4:Trọng lượng và kích thước các lớp cấu tạo sàn
Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.1
Bảng 3.1: Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn
STT Các lớp cấu
tạo
g (daN/m3)
δ (mm) n
gs tc(daN/m2)
gs tt(daN/m2)
Trọng lượng tường ngăn
Trọng lượng tường ngăn chỉ xuất hiện ở một số ô sàn: O1, O2,O3, O4, O5, , O17
Trang 8Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:12
Trọng lượng tường ngăn trên sàn được tính gần đúng bằng cách quy đổi về tải
phân bố đều trên sàn, không xét đến sự giảm tải do lỗ ô cửa nên công thức
được tính như sau: t .t t .
gt;trọng lượng đơn vị tính toán của tường,
γt = 180 daN/m2 (tường gạch dày10 cm)
ht _ Chiều cao tường
lt _ Chiều dài tường
A _ Diện tích ô sàn có tường ngăn
N _Hệ số độ tin cậy Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.2
Bảng 3.2: Tải trọng tường quy đổi phân bố đều trên sàn
STT Kí
hiệu
Cạnh ngắn
l1(m)
Cạnh dài
l2(m)
Diện tích sàn A (m2)
Chiều dài tường
lt(m)
Chiều cao tường
ht(m)
Trọng lượng đơn vị tường
γt(daN/m2)
Trọng lượng tường quy đổi
gt(daN/m2)
= ptc.n (daN/m2) Trong đó:
ptc ; tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737:1995
phụ thuộc công năng của từng phòng
n ; hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3 TCVN 2737:1995
n = 1.3 ptc < 200 daN/m2;
n = 1.2 ptc ≥ 200 daN/m2 Theo mục 4.3.4 TCVN 2737:1995, khi tính bản sàn, tải trọng toàn phần trong
bảng 3 được phép giảm như sau:
Trang 9Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:13
Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số ψA1
(A > A1 = 9m2)
1
1
0.60.4
A
A A
A
A A
Trong đó: A ; diện tích chịu tải
Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Hoạt tải tác dụng lên sàn
Kí
hiệu
Công năng
Mục (TCNV
2737 : 1995)
cạnh ngắn
(m)
cạnh dài
(m)
Diện tích sàn A
Hệ số
Hoạt tải tiêu chuẩn
Phòng ngủ, phòng khách, phòng vệ
Phòng ngủ, phòng vệ
sinh
Phòng ngủ, phòng vệ
sinh
Phòng khách vệ
sinh
Trang 10Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:14
Phòng khách vệ
q daN m
Trang 11Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:15
Các ô sàn được tính toán như ô bản đơn, bỏ qua ảnh hưởng của các ô bản bên cạnh
Các ô bản được tính toán theo sơ đồ đàn hồi
Sơ đồ tính toán của các ô sàn
l : Bản kê 4 cạnh (bản làm việc hai phương)
Trong đó: l2: cạnh dài của ô sàn
Trang 12Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:16
l3: cạnh ngắn của ô sàn
=>Các ô sàn có bản loại dầm: S3,S3’S11,S12,S13,S14,15,16,16’,18
Các ô sàn có bản kê 4 cạnh: S1,S2,S4,S4’,S5,S5’,6,6’7,8,9,10,17
Sơ đồ tính toán các ô bản làm việc một phương:
Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn như hình 3.2 để tính
Sơ đồ tính toán các ô bản làm việc hai phương:
Cắt một dải bản có bề rộng 1m theo cả hai phương như hình 3.3để tính toán
Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm
Trang 13Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:17
Mômen ở giữa nhịp:
2 1
.24
.12
g
q l
M
Nội lực trong ô bản hai phương:
Mômem dương lớn nhất ở giữa bản:
1 91
2 92
.
Mômem lớn nhất ở trên gối:
9 1
9 2
Trong đó: P =q l1.l2 :Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn
m91, m92, k91, k92: là các hệ số phụ thuộc vào tỉ số l2/l1, được tra ở bảng phụ lục
12 sách “Kết cấu bêtông côt thép” nhà xuất bản ĐHQG TP HCM, tác giả Võ Bá
Tầm Kết quả tính được thể hiện ở bảng 3.5
Trang 14Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:18
Bảng 3.5: Nội lực của các ô sàn STT Loại ô bản Ký hiệu cạnh ngắn l1 (m) Cạnh dài l2 (m) 2 ( / ) tt s q daN m P daN( ) m91 m92 k91 k92 Mn (daNm) Mg (daNm) M1 (daNm/m) M2 (daNm/m) MI (daNm/m) MII (daNm/m) 1 Bản loại dầm S3 3 7.85 957.2 359 718
2 S3' 3 8.2 882.3 331 662
3 S11 1.35 4.2 1002.3 76 152
4 S12 0.95 4.2 882.3 33 66
5 S13 2 4.2 882.3 147 294
6 S14 1.15 10.2 744.4 41 82
7 S15 1.15 9.25 750.8 41 83
8 S16 1.1 7.85 765.3 39 77
9 S16' 1.1 8.35 762.3 38 77
10 S18 1 4.1 882.3 37 74
11
Bản
loại
kê 4
cạnh
Trang 15Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:19
Trang 16Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:19
Tính cốt thép và kiểm tra độ võng của các ơ sàn
thường lấy min = 0,1% Hợp lý nhất khi = 0,3% 0,9% đối với sàn.(Sàn
BTCT toàn khối Trường Đại Học Xây Dựng GS PTS Nguyễn Đình Cống
NXB KHKT Hà Nội 1996)
Kết quả tính tốn cốt thép được trình bày trong bảng 3.6 và bảng 3.7
*Bản sàn một phương
Giả thiết a = 2 cm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtơng chịu kéo
b = 100 cm : bề rộng tính tốn của tiết diện
Chiều cao cĩ ích của bản:
h0 h sa10 2 8 (cm)
Bảng 3.6: Bảng tính tốn cốt thép cho bản sàn 1 phương
Trang 17Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:20
Ô
bản b(cm) ho(cm)
Giá trị mômen (daN.m)
As
tính toán (cm2 )
%
As
chọn (cm2 )
Trang 18Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:21
* Kiểm Tra Kết Quả Tính Toán :
Sàn Bản Dầm : (Ơ sàn S3 )
Xét tỷ số
1 1 2 = 1 1 2 0.072 = 0.0806
b 0
S S
R 0.427
Trang 19Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:22
1 1 2 =1 1 2 0.039 = 0.0395
b 0 S S R A b h R = 0.0395 145 100 8 2.03 2250 cm2
Chọn þ6 a140 có AS = 2.02 cm2
min max o As b h = 2.02 100 0.25 100 8 % > min = 0,1 % Nhận xét : - Ta thấy kết quả tính hoàn toàn giống như kết quả trong Excel dựa trên các công thức đã thiết lập sẵn *Bản sàn hai phương Ơ bản được tính tốn như cấu kiện chịu uốn Giả thiết tính tốn: a1 = 2cm : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bêtơng chịu kéo a2 = 2.5cm : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bêtơng chịu kéo ho : Chiều cao cĩ ích của tiết diện: h01 = hs – a1 = 10 -2 = 8 cm
h02 = hs – a2 = 10 -2.5 = 7.5 cm
b = 100cm : bề rộng tính tốn của dải bản
Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng vật liệu ở mục 3.3
Kết quả tính tốn được trình bày trong bảng 3.7
Bảng 3.7 – Tính tốn cốt thép cho ơ bản kê 4 cạnh
Ô
bản b(cm ho1cm ho2cm
Giá trị mômen (daN.m)
As tính toán (cm2 )
%
Fa chọn (cm2 )
Bố trí
S1
100 8 M1 279 0.030 0.0305 1.57 0.20 1.57 6a180
100 7.5 M2 255 0.031 0.0318 1.54 0.20 1.57 6a180
100 8 MI 652 0.070 0.0729 3.76 0.47 3.87 8a130
100 7.5 MII 588 0.072 0.0749 3.62 0.48 3.87 8a130
S2 100 8 M1 262 0.028 0.0286 1.48 0.18 1.41 6a200
m
Trang 20Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:23
Trang 21Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:24
Trang 22Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:25
* - Kiểm Tra Kết Quả Tính Toán :
Để kiểm tra kết quả nhận được ta chọn ngẫu nhiên 1 ô bản bất kỳ tính lại
Ví dụ : Tính ô bản S1 : có L1 = 4 m ; L2 = 4.2 m ; h01 = hs – a1 = 10 -2 = 8 cm
- Cốt thép Ở nhịp
+ Theo phương cạnh ngắn :
01
1
R 0 4 2 7
Trang 23Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:26
1 1 2 = 1 1 2 0.03 = 0.0305
1 1 2 = 1 1 2 0.031 = 0.0318
b 02
S S
- Cốt thép Ở gối :
+ Theo phương cạnh ngắn:
1 1 2 = 1 1 2 0.07 = 0.0729
b 01
S S
1 1 2 = 1 1 2 0.072 = 0.0749
b 02
S S
Trang 24Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:27
- Ta thấy kết quả tính hoàn toàn giống như kết quả trong Excel dựa trên các
công thức đã thiết lập sẵn
Kiểm tra độ võng của bản sàn
Dựa vào bảng 3.3 và bảng 3.4 cho thấy O1, O3, O4 là các ơ sàn cĩ diện tích lớn, tải
trọng lớn, như vậy trong đồ án này ta dùng các ơ sàn đĩ để kiểm tra độ võng
qs tc(daN/m2)
w qtc s l
D
Trong đĩ:
3 2
b
E h D
Trang 25Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang:28
Kiểm tra độ võng của sàn đều thỏa điều kiện độ võng theo quy pham cho phép
Các kết quả tính toán, chọn thép như trên đều thỏa mãn khả năng chịu lực và các
điều kiện kiểm tra cho nên các giả thiết ban đầu là hoàn toàn hợp lý
Thiết kế chi tiết, chọn cấu tạo và thể hiện bản vẽ
Để thuận tiện cho việc thi công và thiên về an toàn thì việc bố trí cốt thép được
thể hiện ở bản vẽ kết cấu 01
Trang 26Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 29
Trang 27Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 30
PHƯƠNG ÁN CẦU THANG DẠNG BẢN
I KẾT CẦU CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH
1.Mặt bằng, mặt cắt và phương án của cầu thang
Dựa vào mặt bằng và mặt cắt của cầu thang ta phân các vế của cầu thang làm các ô bản đơn để đơn giản trong tính toán, việc phân chia như ở mặt bằng
+ 5 4 5 0
4 4 0 0
L 2 = 1 3 0 0 + 5 4 5 0
+ 9 0 5 0
+ 6 7 1 0
+ 7 7 9 0
Hình 4.1 - Mặt bằng mặt cắt cầu thang dạng bản ba vế
Trang 28Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 31
Phương án thang: cẩu thang 3 vế dạng bản chịu lực, có mặt bằng kết cấu và mặt cắt như hình 4.1
Chọn chiều dày bản thang, dầm chiếu nghỉ
Chọn sơ bộ chiều dày bản thang theo công thức
L0 = L1 + L2 = 1800 + 1300 = 3100 : là chiều dài tính toán của bản thang
Vậy chọn sơ bộ bản thang B1, B2, B3 là: hb = 10 cm
Chọn sơ bộ dầm chiếu nghỉ theo công thức: 0 ;
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang (phần bản nghiêng)
Kích thước bậc thang được chọn theo điều kiện kiến trúc:
=> Chọn: hb = 18 cm
lb = 30 cm
Hình 4.2 – Các lớp cấu tạo bản thang
Trang 29
Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 32
Chiều dày tương đương của lớp thứ i theo phương bản nghiêng δtdi
Hình 4.3 – Chiều dày bậc thang quy đổi
583.52
670
g g
*Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo chiếu nghỉ và chiếu tới
Trang 30Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 33
Cấu tạo của chiếu nghỉ và chiếu tới tương tự như bản thang nhưng không có bậc xây gạch Tổng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ được tính toán và trình bày kết quả trong bảng 4.1
Bảng 4.1 – Trọng lượng bản thân các lớp cấu
tạo bản chiếu nghỉ và chiếu tới
STT Các lớp cấu tạo g
(daN/m3)
d (mm) n
Trọng lượng lan can
Lấy trọng lượng lan can glc = 30 daN/m, quy tải lan can trên đơn vị m2 bản thang:
n ; hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3 TCVN 2737:1995:
q2g2 g lc p tt 46525480970 daN/m2
Trang 31Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 34
3.Tính toán nội lực và cốt thép cho vế 2 (bản thang B2) của cầu thang
Kích thước ô bản theo mặt phẳng ngang
B
Điều đó cho thấy bản thang B2 làm việc hai phương (bản kê ba cạnh).Sơ đồ tính là
ô bản liên kết khớp ở hai cạnh theo phương l1 (vì bản thang B2 có chiều dày chính bằng bản chiếu nghỉ và được đặt trực tiếp lên bản chiếu nghỉ nên liên kết giữa chúng là gối tựa đàn hồi, nhưng để đơn giản trong tính toán thì ta xem nó như là liên kết khớp) và cũng liên kết khớp ở cạnh theo phương B1 (mặc dù tỉ số giữa bản thang và bản chiếu nghỉ: 400 4 3
Để đợn giản cho tính toán ta cắt dải có bề rộng 1m dọc theo phương cạnh dài như hình 4.5 Sơ đồ tính của bản thang vế 2 như hình 4.5
Trang 32Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 35
4.Xác định nội lực của bản thang
Nội lực của bản thang được xác định từ phần mêm Sap-2000 sersion 10.0.1
Kết quả nội lực như hình 4.6, hình 4.7, hình 4.8
Hình 4.6-BIỂU ĐỒ NỘI LỰC (đơn vị KN.m)
Trang 33Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 36
Hình 4.7-BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị KN)
Hình 4.8-PHẢN LỰC GỐI TỰA (đơn vị KN)
5.Tính toán cốt thép
Cầu thang được tính như cấu kiện chịu uốn
Giả thiết tính toán:
a = 2 cm; khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo
ho; Chiều cao có ích của tiết diện, ho = 10 - 2 = 8 cm
B = 100cm ;bề rộng tính toán của dải bản
Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán được trình bày trong bảng 4.2
Bảng 4.2 – Đặc trưng vật liệu thiết kế
Đối với bản sàn, hàm lượng thép hợp lý là 0.3%0.9%
Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 4.3
Trang 34Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 37
a (mm)
ASchon
(cm2/m) Bản Mmax 1135 100 8 0.122 0.1309 6.75 10 120 6.54 0.84 Thỏa chiếu
nghỉ Mmax 685 100 8 0.074 0.077 3.96 10 200 3.93 0.41 Thỏa
*Tính toán nội lực và cốt thép cho vế 1, vế 3 của cầu thang
Do vế 1 và vế 3 có diện tích ô bản bằng nhau, chịu tải trọng giống nhau nên trong quá trình tính toán ta chỉ tính cho vế 1, sau đó dùng kết quả tính toán của vế
Cắt dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh dài của thang để tính
Sơ đồ tính được thể hiện như hình 4.10
Trang 35Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 38
*Xác định nội lực và phản lực gối tựa cầu thang
Nội lực và phản lực của cầu thang được xác định bằng phần mềm kết cấu
“Sap2000” Kết quả được thể hiện trên hình 4.11, hình 4.12, hình 4.13:
Hình 4.11 –BIỂU ĐỒ MÔMEN (đơn vị KN.m)
Trang 36Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 39
Hình 4.12-BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị KN)
Hình 4.13-PHẢN LỰC GỐI TỰA (đơn vị KN)
*Tính toán cốt thép
Cầu thang được tính như cấu kiện chịu uốn
Giả thiết tính toán:
a = 2 cm ;khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo
ho; Chiều cao có ích của tiết diện, ho = 10 - 2 = 8 cm
B = 100cm ;bề rộng tính toán của dải bản
Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán được trình bày trong bảng 4.2
Bảng 4.2 – Đặc trưng vật liệu thiết kế
Trang 37Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 40
Bảng 4.5 – Cốt thép trong bản thang , Chiếu nghỉ Giá trị
mômen
(daNm/m)
b (cm)
a (mm)
ASchon
(cm2/m)
Mbt 2128 100 8 0.229 0.2642 10.95 14 140 11 1.37 Thỏa Mcn 2110 100 8 0.227 0.2616 10.84 14 140 11 1.35 Thỏa *Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ D1
Trọng lượng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa của vế 1 :
Do bản thang truyền vào, là phản lực của gối tựa B của vế 1 được quy về dạng phân bố đều:
Trang 38Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 41
Trọng lượng do bản thang truyền vào, chính là phản lực gối tựa của vế 1 và vế 3:
Do bản thang truyền vào, là phản lực của gối tựa D của vế 1 được quy về dạng phân bố đều:
và dầm có thể lớn hơn 4 (tức là liên kêt là ngàm), vậy nếu ta tính toán côt thép theo
sơ đồ khớp thì tại vị trí liên kết đó sẽ bị nứt ( tức là tiết diện đã bị giảm yếu), điểu
đó không có nghĩa là kết cấu bị biến hình vì phần mômen do tiết diện bị giảm yếu
sẽ phân bố xuống nhịp, do đó mômen ở nhịp lúc này tăng lên nhưng kết cấu vẫn không bị phá hoại do cốt thép bố trí lúc này đủ khả năng để chịu phần mô men đó.+
Sơ đồ tính của dầm chiếu nghỉ như hình 4.15:
Trang 39Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 42
Với : l1 = l3 = 1.35m ; l2 = 1.5m
*Xác định nội lực
Nội lực và phản lực của cầu thang được xác định bằng phần mềm kết cấu
“Sap2000” Kết quả được thể hiện trên hình 4.16và 4.17:
Hình 4.16 –BIỂU ĐỒ MÔMEN (đơn vị KN.m)
Hình 4.17-BIỂU ĐỒ LỰC CẮT (đơn vị KN)
Trang 40Đồ án tốt nghiệp KỸ SƯ XÂY DỰNG GVHD: ThS.Nguyễn Văn Giang
SVTH: Võ Văn Thơ MSSV: 08B1040396 Trang : 43
Tính toán cốt thép
Cốt thép dọc:
Dầm được tính như cấu kiện chịu uốn
Giả thiết tính toán:
a = 2.5 cm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo
ho: chiều cao có ích của tiết diện, ho = hd – a = 40 – 2.5 = 37.5 cm
Công thức tính toán và kiểm tra cốt thép tương tự 4.3.3 Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 4.7
Ø (mm)
Dùng lực cắt Q = 5496 daN của dầm đi tính cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông
Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện:
Lực cốt đai phải chịu:
Chọn đai 6 có fđ = 0.283cm2, đai hai nhánh n = 2,
max
max
107, 465496
Khoảng cách đai lấy theo cấu tạo
Trên đoạn gần gối tựa