Thiết kế chung cư quang trung

KẾT CẤU

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 7

PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Chung cư QUANG TRUNG là một công trình cao 36.2m với diện tích mặt bằng tầng điển hình 26.4mx24.6m, yêu cầu khả năng chịu tải trọng đứng và lực ngang lớn Để đảm bảo sự ổn định của công trình dưới tác động của tải trọng gió, cần kiểm soát lún và nghiêng trong phạm vi cho phép Do đó, phương án móng sâu, cụ thể là móng cọc, thường được lựa chọn cho các nhà nhiều tầng như chung cư này.

Do khu vực Tp Hồ Chí Minh hiếm khi xảy ra động đất, việc xem xét ảnh hưởng của động đất không cần thiết Thay vào đó, cần tập trung vào tác động của gió bão, vì vậy việc tính toán gió động cho các công trình là cực kỳ quan trọng.

Trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang đóng vai trò quan trọng, bởi chiều cao công trình tăng sẽ dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của các nội lực và chuyển vị Nếu chuyển vị ngang vượt quá giới hạn cho phép, sẽ làm gia tăng nội lực do độ lệch tâm của trọng lượng, gây hư hại cho các tường ngăn và bộ phận khác, ảnh hưởng đến tâm lý người sử dụng Do đó, kết cấu nhà cao tầng cần đảm bảo đủ cường độ chịu lực và độ cứng để chống lại tải trọng ngang, nhằm kiểm soát chuyển vị ngang trong giới hạn an toàn Việc thiết kế hệ kết cấu chịu tải trọng này là vấn đề then chốt trong quá trình xây dựng nhà cao tầng.

Việc lựa chọn hệ chịu lực phù hợp cho công trình là rất quan trọng Một số hệ chịu lực đã được áp dụng cho các tòa nhà nhiều tầng bao gồm:

Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm, có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và ngang, rất hiệu quả cho các công trình yêu cầu không gian lớn và nội thất linh hoạt Tuy nhiên, điểm yếu của kết cấu khung là khả năng chịu cắt ngang kém Hệ thống dầm trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn, ảnh hưởng đến công năng sử dụng và tăng độ cao của công trình Kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho nhà cao không quá 20 tầng, do đó, kết cấu khung chịu lực được chọn làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này.

Trong hệ kết cấu, tấm tường phẳng và thẳng đứng đóng vai trò là cấu kiện chịu lực chính Các tấm tường này được bố trí để chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, từ đó tạo thành các sơ đồ như tường dọc chịu lực, tường ngang chịu lực, và tường ngang cùng dọc chịu lực.

Khi tường chịu lực chỉ được bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được đảm bảo nhờ vào các vách cứng Các vách cứng này không chỉ được thiết kế để chịu tải trọng ngang mà còn cả tải trọng đứng Hệ tường chịu lực có khả năng xây dựng lên 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;

Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu

Nên cần xem xét kỹ khi chọn hệ chịu lực này

 Hệ khung - tường chịu lực

Hệ thống này là một cấu trúc hỗn hợp, bao gồm khung và vách cứng, được kết nối chắc chắn với nhau thông qua các sàn cứng, tạo thành một hệ không gian đồng nhất 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, trong khi toàn bộ tải trọng ngang được hệ tường chịu lực (vách cứng) đảm nhiệm, được 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

Hệ kết cấu hỗn hợp khung – vách kết hợp ưu điểm của cả hai hệ kết cấu khung và vách, mang lại hiệu quả vượt trội cho các công trình nhiều tầng Với khả năng chịu lực ấn tượng, hệ khung – tường có thể hỗ trợ các công trình lên đến 50 tầng, đáp ứng tốt nhu cầu xây dựng hiện đại.

Nếu chọn phương án khung-vách theo sơ đồ khung giằng, khả năng chịu lực theo hai phương của công trình sẽ tốt hơn Tuy nhiên, phương án sơ đồ khung vẫn có thể chịu được tải trọng ngang và tải trọng đứng, đồng thời ít tốn kém hơn so với hệ chịu lực khung vách, đặc biệt khi chiều cao công trình không quá lớn Do đó, với những ưu điểm này, hệ chịu lực chính được lựa chọn cho công trình là hệ khung chịu lực.

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

2.1 SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ HỆ DẦM TRỰC GIAO

Trong xây dựng, các ô có kích thước mỗi cạnh lớn hơn 6m thường gặp, nhưng việc tính toán vẫn khả thi Tuy nhiên, với nhịp lớn, nội lực trong bản tăng, chiều dày và độ võng của bản cũng gia tăng, dẫn đến tình trạng rung lắc trong quá trình sử dụng Để khắc phục vấn đề này, người ta thường bố trí thêm các dầm ngang và dầm dọc giao nhau, nhằm chia ô bản thành nhiều ô nhỏ hơn Hệ thống này được gọi là sàn có hệ dầm trực giao.

Trình tự tính toán bản sàn bao gồm:

 Xác định kích thước dầm, bản sàn;

 Phân loại ô sàn tính toán;

 Xác định tải trọng tác dụng lên bản sàn;

 Chọn sơ đồ tính bản sàn;

 Xác định nội lực của ô sàn;

 Tính toán cốt thép ô sàn;

 Lựa chọn và bố trí cốt thép;

 Tính toán, kiểm tra độ võng ô sàn

2.2 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẦN SÀN

Việc bố trí mặt bằng kết cấu của sàn phụ thuộc vào mặt bằng kiến trúc và việc bố trí các kết cấu chịu lực chính

Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng của chúng trên mặt bằng

Xác định sơ bộ kích thước tiết các bộ phận sàn

2.2.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

- Chiều cao tiết diện dầm hd được chọn theo nhịp dầm:

Trong bài viết này, ld đại diện cho nhịp dầm đang được xem xét, trong khi md là hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng Cụ thể, đối với dầm của khung ngang nhiều nhịp, giá trị md nằm trong khoảng 12 đến 16, còn đối với hệ dầm phụ, md dao động từ 16 đến 20.

- Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng: d d h b

- Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 2.1 d d d l h m1

Bảng 2.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Chọn tiết diện h d xb d (cmxcm)

Hình 2.1: Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình

Trong thiết kế nhà cao tầng, sàn cần được cấu tạo để đảm bảo tính cứng vững tuyệt đối trong mặt phẳng ngang Do đó, bề dày của sàn phải được tính toán sao cho đủ lớn nhằm đáp ứng yêu cầu này.

 Tải trọng ngang truyền vào khung thông qua sàn

 Sàn không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió, bão, động đất ) ảnh hưởng đến công năng sử dụng

- Chiều dày của bản sàn còn được tính toán sao cho trên sàn không có hệ dầm đỡ các tường ngăn mà không tăng độ võng của sàn

- Chiều dày bản sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng Sơ bộ xác định chiều dày hs theo công thức sau: s h D l

Trong đó: m = 30  35 - Bản loại dầm; m = 40  45 - Bản kê bốn cạnh; l - Nhịp bản, đối với bản kê 4 cạnh l = lng;

D = 0.8  1.4 - Hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng

- Chọn hs là số nguyên theo cm, đồng thời đảm bảo điều kiện cấu tạo: hs  hmin (đối với sàn nhà dân dụng hmin = 6 cm)

- Chọn ô sàn S2(4mx5.8m) là ô sàn cạnh ngắn lớn nhất làm ô sàn tầng điển hình để tính chiều dày sàn m l h D s s  = 1

- Vậy sơ bộ chọn bề dày sàn: h s 10cm

Bảng 2.2: Chiều dày sàn và phân loại ô sàn

Số lượng Cạnh dài lng

2.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN SÀN

Tải trọng trên bản sàn gồm có

- Bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn: g = I x ni x i (daN/m) (2.4)

i - Khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i; ni - Hệ số độ tin cậy của lớp thứ i;

i - Chiều dày lớp cấu tạo thứ i

Gạch ceramic dày 10mm Vữa lót dày 30mm

Sàn BTCT mác 250 dày 100mm Vữa trát dày 15mm

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737–1995, với công thức p tt = p tc np Trong đó, p tc là tải trọng tiêu chuẩn được lấy từ bảng 3 của TCVN 2737 – 1995, phụ thuộc vào công năng cụ thể của các phòng, và np là hệ số độ tin cậy theo quy định tại mục 4.3.3.

Khi số tầng của nhà cao tầng tăng lên, xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở tất cả các tầng giảm Do đó, trong thiết kế các kết cấu thẳng đứng, cần áp dụng hệ số giảm tải Theo [TCVN 2737: 1995], mục 4.3.4 quy định rõ về vấn đề này.

- Đối với các phòng nêu ở các mục 1,2,3,4,5 bảng 3 [TCVN 2737-1995], nhân với hệ số

- Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,9,10,12,14 bảng 3 [TCVN 2737-1995], nhân với hệ số  A 2 (khi A > A2 6 m 2 )

Hệ số độ tin cậy: p tc 200daN m n/ 2 ; p 1.3 p tc 200daN m n/ 2 ; p 1.2

Kết quả tính tĩnh tải và hoạt tải sàn theo các bước như trên được cho trong bảng sau:

Bảng 2.3: Giá trị tĩnh tải các lớp cấu tạo của ô sàn

STT Các lớp cấu tạo 

3 Sàn bê tông cốt thép 2500 100 1.1 250 275

5 Đường ống KT + trần treo 1.2 100 120

Bảng 2.4: Giá trị hoạt tải của ô sàn

2.3.3 Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn

- Tải trọng của các tường ngăn có kể đến hệ số giảm tải do có kể đến các lỗ cửa xác định theo công thức:

Chiều dài tường (lt) và chiều cao tường (ht) được đo bằng mét Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường là g t = 340 (daN/m²) cho tường 20 gạch ống và g t = 180 (daN/m²) cho tường 10 gạch ống Kích thước cạnh dài và cạnh ngắn của ô sàn có tường được ký hiệu là ld và lng.

Bảng 2.5: Bảng tính tải trọng tường ngăn qui đổi trên sàn tầng điển hình

2.4 TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN SÀN

2.4.1 Tính toán các ô bản kê 4 cạnh S1, S2, S3, S4, S5

Sau khi bố trí hệ dầm trực giao, các ô sàn có kích thước nhỏ hơn 6m thuộc loại bản kê 4 cạnh có thể được tính toán theo hai phương pháp: bản độc lập hoặc bản liên tục.

- Ở đây các ô bản kê được tính như bản liên tục

- Tính bản theo sơ đồ đàn hồi - các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm

- Cắt ô bản theo cạnh ngắn và cạnh dài với các dải có bề rộng 1m để tính

Hình 2.3: Sơ đồ tính sàn Ô sàn

(m) Trọng lượng tiêu chuẩn γt tc

(daN/m 2 ) n Trọng lượng qui đổi gt qd

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 17 a Xác định sơ đồ tính

- Xét tỉ số d s h h để xác định liên kết giữa bản sàn với dầm Theo đó: d 3 s h h   Bản sàn liên kết ngàm với dầm; d 3 s h h   Bản sàn liên kết khớp với dầm;

- Theo bảng 2.1  Bản sàn liên kết ngàm với dầm

- Bản thuộc loại kê 4 cạnh do tỉ số ld/lng < 2, thuộc loại ô bản số 9

Bảng 2.6: Sơ đồ tính ô bản kê 4 cạnh

(cm) hd/hs Liên kết Sơ đồ tính

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 18 b Xác định nội lực

- Do các cạnh của ô bản liên kết với dầm là ngàm nên ứng với ô thứ 9 trong 11 loại ô bản

- Do đó mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

P” = q”.L1.L2 (2.12) q’ = p/2 (2.13) q” = g + p/2 (2.14) Trong đó: g - Tĩnh tải ô bản đang xét; p - Hoạt tải ô bản đang xét; mi1 - i là số ký hiệu loại ô bản đang xét

- Mômen âm lớn nhất trên gối:

Với P = q.l1.l2 (2.17) q = gs tt + p tt + gt tt (2.18) Trong đó:

P - Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản

- Các hệ số mi1, mi2, mk1, mk2 - được xác định bằng cách tra bảng 1-19, phụ thuộc vào tỷ số l2/l1

Hình 2.4: Sơ đồ tính và nội lực bản kê 4 cạnh

Kết quả nội lực được tính toán theo bảng 2.7:

Bảng 2.7: Bảng giá trị nội lực các ô bản kê bốn cạnh Ô

- Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m theo cả 2 phương và được tính toán như cấu kiện chịu uốn

 a1 = 2 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

 a2 =3 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện (ho = hs – a), tùy theo phương dang xét;

 b = 100 cm - Bề rộng tính toán của dải bản

- Lựa chọn vật liệu như bảng 2.8

Bảng2.8: Bảng giá trị đặc trưng vật liệu

Bê tông M250 (B20) Cốt thép AI

- Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau:

- Hàm lượng cốt thép tính toán (m) trong dải bản cần đảm bảo điều kiện: min max

- Giá trị  hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9%

- Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 2.8

Bảng 2.9: Bảng tính toán cốt thép các ô bản kê bốn cạnh Ô bản Moment

Ghi chú: Khi bố trí thép cho sàn, thép chịu momen âm ở 2 ô bản kề nhau sẽ lấy giá trị lớn để bố trí

- Cốt thép mũ được bố trí dọc theo cạnh l1, l2 chồng nhau ở chổ góc bản

2.4.2 Tính toán các ô bản làm việc 1 phương (bản loại dầm)

- Theo bảng 2.2 thì chỉ có ô sàn S6, S7 là bản làm việc 1 phương

- Các giả thiết tính toán:

 Các ô bản loại dầm được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô bản kế cận

 Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm a Xác định sơ đồ tính

-Xét tỷ số d s h h để xác định liên kết giữa bản sàn với dầm Theo đó: d s h h ≥ 3  Bản sàn liên kết ngàm với dầm; d s h h < 3  Bản sàn liên kết khớp với dầm;

-Liên kết giữa các ô bản là liên kết ngàm

Hình 2.5: Sơ đồ tính bản 1 phương b Xác định nội lực

Hình 2.6: Sơ đồ tính ô sàn S6,S7

-Các giá trị momen tính theo công thức sau:

Trong đó: q - Tải trọng toàn phần tt qd t tt s g p g q   (2.25)

- Kết quả nội lực được tính toán theo bảng 2.10:

Bảng 2.10: Bảng giá trị nội lực các ô bản 1 phương Ô bản

Nhịp Tải trọng mômen lng

- Cốt thép của ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

 a = 2 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện: ho = hs – a = 10 – 2 = 8cm

- Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.11

Bảng 2.11: Bảng tính toán cốt thép các ô bản 1 phương Ô bản

Các kết quả tính toán đều đáp ứng đầy đủ khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tra, cho thấy rằng các giả thiết và lựa chọn sơ bộ ban đầu là hoàn toàn hợp lý.

2.6 BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

Cốt thép sàn tầng trong bản vẽ KC-01/06 có thể điều chỉnh nhẹ để thuận tiện cho quá trình thi công, nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho công trình.

TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ

Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang bộ tầng 1

Trình tự tính toán bản sàn cầu thang:

 Xác định tải trọng tác dụng thẳng đứng lên bản thang;

 Xác định sơ đồ tính;

 Giải tìm nội lực bản thang;

 Tính toán cốt thép cho bản thang;

Lựa chọn sơ bộ các kích thước cầu thang

- Chiều dày hb của bản thang và bản chiếu nghỉ chọn trong khoảng:

- Chọn chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ: hbt = 12cm;

- Kích thước bậc thang chọn theo điều kiện sau:

Từ đó ta chọn: hb = 15.2 cm suy ra lb = 30 cm

- Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ :

- hd là chiều cao của dầm;

- bd bề rộng của dầm;

- Lo nhịp tính toán của dầm ( tính từ trục đến trục ) = 4000mm

- Chọn bd = 20 cm a Xác định tải trọng tác dụng lên bản vế 1 và 2

- Tải trọng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải a.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

- Các lớp vật liệu cấu tạo bản thang:

Hình 3.2: Các lớp cấu tạo bản thang l = 300 h 2 b b

+ Bản thang (phần bản nghiêng)

- Tải trọng của 1 bậc thang:

Gi - tĩnh tải của lớp cấu tạo thứ i

-Tải trọng của các lớp cấu tạo như sau:

-Tĩnh tải của bậc thang phân bố đều trên bề mặt bậc:

- Tĩnh tải của bậc thang phân bố đều trên mặt xiên: g bt tt g b * cos= 662.87 0.892x = 591.28 (daN/m)

Bản chiếu nghỉ có cấu tạo tương tự như bản thang, nhưng không có bậc xây gạch Tổng trọng lượng của các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ được tính toán theo công thức: g =.

i - Trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i (daN/m 3 );

i - Chiều dày lớp cấu tạo thứ i; ni - Hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

- Kết quả được trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Tĩnh tải các lớp cấu tạo bản thang chiếu nghỉ

STT Các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ

i (daN/m 3 ) tc g bcn (daN/m 2 ) ni tt g bcn (daN/m 2 )

Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo  g bcn tt (daN/m 2 ) 445.6 a.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

- Hoạt tải tính toán phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ lấy theo bảng 3 [TCVN 2737 – 1995]: p tt = p tc np 1m(daN/m) (3.8)

 p tc - Tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3/[TCVN 2737-1995], đối với cầu thang chung cư p tc = 300 daN/m 2 ;

 np - Hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3 TCVN 2737-1995: np = 1.3 khi p tc < 200 daN/m 2 ; np = 1.2 khi p tc ≥ 200 daN/m 2

- Do đó hoạt tải tác dụng lên bản thang và chiếu nghỉ là: p tt = p tc np 1m= 300x1.2 x1m= 360 (daN/m) a.3 Tổng tải trọng tác dụng

- Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang (phần bản nghiêng): q tt = g bt tt p tt = 591.28+ 360 = 951.28 (daN/m) (3.9)

- Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ: q bcn tt = g bcn tt p tt = 445.6 + 360 = 805.6 (daN/m) (3.10)

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 30 b Xác định tải trọng tác dụng lên bản vế 3 b.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

Hình 3.3: Các lớp cấu tạo bản thang + Bản thang (phần bản nghiêng)

- Tĩnh tải của bậc thang phân bố đều trên mặt xiên: g bt tt g b * cos= 662.87 0.892x = 591.28 (daN/m) b.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

-Xếp hoạt tải sau cho mỗi bậc có 1 người đứng trên đầu mũi bậc:

-Tổng hoạt tải: p tt = p bt + G lc = 325+36 61 (daN)

3.1.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG a Bản thang vế 1,vế 2 a.1 Sơ đồ tính

Cắt 1 dải bản có chiều rộng 1 m để tính Sơ đồ tính được thể hiện trên hình 3.4

- Sơ đồ tính bản thang vế 1,vế 2 vế như sau:

Hình 3.4: Sơ đồ tính bản thang a.2 Xác định nội lực và phản lực gối tựa tại bản thang

- Nội lực và phản lực gối tựa của bản thang được xác định bằng phần mềm Sap 2000 version 10 Kết quả được thể hiện trên hình 3.5 và 3.6

Hình 3.5: Biểu đồ mômen của bản thang

Hình 3.6: Biểu đồ phản lực của bản thang a.3 Tính toán cốt thép

 a = 2cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện,

 b = 100cm - Bề rộng tính toán của dải bản

Bảng 3.2: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

Bê tông B20 Cốt thép AII

- Lấy Mmax lớn nhất để tính và bố trí cốt thép

- Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 3.3sau

Bảng 3.3: Tính toán cốt thép cho bản thang vế 1,vế 2

V2 1812 100 10 0.158 0.172 7.08 10 110 7.14 0.71 Thỏa b Bản thang vế 3 b.1 Sơ đồ tính

- Quan niệm xem bản thang V3 như 1 bản công xon ngàm vào dầm chiếu nghỉ.Cắt dãy bản 1m vuông góc với dầm chiếu nghỉ ra để tính :

Hình 3.7: Sơ đồ tính bản thang vế 3 b.2 Xác định nội lực và phản lực gối tựa tại bản thang

Hình 3.9: Biểu đồ lực cắt của bản thang

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 34 b.3 Tính toán cốt thép

- Công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tương tự như mục

3.1.3.a.a3 Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.4

Bảng 3.4: Tính toán cốt thép cho bản thang vế 3

- Dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản có gối tựa là 2 cột

Hình 3.10: Sơ đồ tính của DCN

Trình tự tính toán DCN, DCT

 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm;

 Giải tìm nội lực dầm;

 Tính toán cốt thép cho dầm;

 Bố trí cốt thép c.1 Tải trọng

- Trọng lượng bản thân dầm:

- Trọng lượng tường xây trên dầm: d t t g  n h = 180x1.3x1.9 = 444.6 (daN/m) (3.9)

- Tải trọng do bản thang vế 1,vế 2 truyền vào, chính là phản lực gối tựa khi tính toán bản thang:

- Tải trọng do bản thang vế 3 truyền vào, chính là lực cắt Qmax tại mép dầm chiếu nghỉ:

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 35 c.2 Nội lực Dầm chiếu nghỉ

Hình 3.11: Biểu đồ mômen dầm chiếu nghỉ

Hình 3.12: Biểu đồ lực cắt dầm chiếu nghỉ c.3 Tính toán cốt thép Dầm chiếu nghỉ

- Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

 a = 4 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 – 3.5 = 36.5 cm;

- Đặc trưng vật liệu(Lựa chọn vật liệu như bảng 3.2)

- Công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép như mục 3.1.3.a.a.3

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 36 max 0.623 11.5

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.5

Bảng 3.5: Tính toán cốt thép cho dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ

Kiểm tra μmin≤μ≤μmax Ф (mm)

+ Cốt đai: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

- Dùng lực cắt lớn nhất của bản thang vế 1 để tính cốt đai cho đoạn dầm nằm ngang:

- Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện:

Khả năng chịu lực cắt của bê tông khi không có cốt đai

Q     R bh (3.10) trong đó: hệ số  b 3 :  b 3  0.6 - bêtông nặng;

 f - hệ số xét đén ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ I, T;

 n - hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc

Ta thấy: Q m ax  b 3 1 f   n  b R bh bt 0 (không thõa)

Do đó, bêtông không đủ khả năng chịu lực cắt, phải đặt cốt đai

Chọn đai Φ6, đai 2 nhánh, Asw = 0.28cm 2 , Rsw = 225 MPa

Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán: tt 4 b 2 1 f n  b bt 0 2 R nA s w 2 w s R bh

 b - hệ số xét đến ảnh hưởng của loại bêtông:

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo:

Chọn s = min {stt; smax; sct} = min {861; 679; 150} = 150mm

Kiểm tra điều kiện hạn chế bề rộng trên khe nứt nghiêng:

 w1 - hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép đai vuông góc với trục cấu kiện w1 1 5 w 1 5 b s s

Ta thấy: Q m ax  0.3   w1 b 1 R bh b 0 (thõa)

Vậy chọn cốt đai Φ6, a = 150mm để bố trí cho đoạn dầm nằm ngang

Nội lực trong cốt thép đai trên 1 đơn vị chiều dài dầm thang:

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông:

-Do đó, cốt đai bố trí đủ khả năng chịu cắt, không cần bố trí cốt xiên cho dầm

-Đoạn dầm xiên có Qmax = 2155.5 daN

Ta thấy: Q m ax  b 3 1 f   n  b R bh bt 0 3942 (daN) (thõa)

-Nên cốt đai đoạn dầm này bố trí theo cấu tạo:

Hình 3.13: Mặt bằng cầu thang bộ tầng 2

Trình tự tính toán bản sàn cầu thang:

 Xác định tải trọng tác dụng thẳng đứng lên bản thang;

 Giải tìm nội lực bản thang;

 Tính toán cốt thép cho bản thang;

Lựa chọn sơ bộ các kích thước cầu thang

- Chiều dày hb của bản thang và bản chiếu nghỉ chọn trong khoảng:

- Chọn chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ: hbt = 12cm;

- Kích thước bậc thang chọn theo điều kiện sau:

Từ đó ta chọn: hb = 15 cm suy ra lb = 30 cm

- Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới:

- hd là chiều cao của dầm;

- bd bề rộng của dầm;

- Lo nhịp tính toán của dầm ( tính từ trục đến trục ) = 4000mm

- Chọn bd = 20 cm a Xác định tải trọng tác dụng lên bản vế 1 và 2

- Tải trọng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải a.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

- Tĩnh tải của bậc thang phân bố đều trên mặt xiên: g bt tt g b * cos= 659.57 0.894x = 589.91 (daN/m)

Bản chiếu nghỉ có cấu tạo tương tự như bản thang, nhưng không có bậc xây gạch Tổng trọng lượng của các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ được tính toán theo công thức g =.

i - Trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i (daN/m 3 );

i - Chiều dày lớp cấu tạo thứ i; ni - Hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

- Kết quả được trình bày trong bảng 3.1

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 42 a.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

- Hoạt tải tính toán phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ lấy theo bảng 3 [TCVN 2737 – 1995]: p tt = p tc np 1m(daN/m)

 p tc - Tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3/[TCVN 2737-1995], đối với cầu thang văn phòng p tc = 300 daN/m 2 ;

 np - Hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3 TCVN 2737-1995: np = 1.3 khi p tc < 200 daN/m 2 ; np = 1.2 khi p tc ≥ 200 daN/m 2

- Do đó hoạt tải tác dụng lên bản thang và chiếu nghỉ là: p tt = p tc np 1m= 300x1.2 x1m= 360 (daN/m) a.3 Tổng tải trọng tác dụng

- Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang (phần bản nghiêng): q tt = g bt tt p tt = 589.91+ 360 = 949.91 (daN/m)

Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ được tính bằng cách cộng tải trọng bản chiếu nghỉ với tải trọng tác dụng, cụ thể là 445.6 daN/m cộng với 360 daN/m, cho ra tổng là 805.6 daN/m Tiếp theo, cần xác định tải trọng tác dụng lên bản vế 3, bắt đầu với tải trọng thường xuyên hay còn gọi là tĩnh tải.

- Tĩnh tải của bậc thang phân bố đều trên mặt xiên: g bt tt g b * cos= 659.57 0.894x = 589.91 (daN/m) b.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

-Xếp hoạt tải sau cho mỗi bậc có 1 người đứng trên đầu mũi bậc:

-Tổng hoạt tải: p tt = p bt + G lc = 325+36 61 (daN)

3.2.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG a Bản thang vế 1,vế 2 a.1 Sơ đồ tính

Cắt 1 dải bản có chiều rộng 1 m để tính Sơ đồ tính được thể hiện trên hình 3.4

- Sơ đồ tính bản thang vế 1,vế 2 vế như sau:

Hình 3.16: Sơ đồ tính bản thang a.2 Xác định nội lực và phản lực gối tựa tại bản thang

Hình 3.18: Biểu đồ phản lực của bản thang a.3 Tính toán cốt thép

- Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng 3.6sau

Bảng 3.6: Tính toán cốt thép cho bản thang vế 1,vế 2

V2 1805.43 100 10 0.157 0.172 7.05 10 110 7.14 0.71 Thỏa b Bản thang vế 3 b.1 Sơ đồ tính

- Quan niệm xem bản thang V3 như 1 bản công xon ngàm vào dầm chiếu nghỉ.Cắt dãy bản 1m vuông góc với dầm chiếu nghỉ ra để tính :

Hình 3.19: Sơ đồ tính bản thang vế 3 b.2 Xác định nội lực và phản lực gối tựa tại bản thang

Hình 3.21: Biểu đồ lực cắt của bản thang

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 46 b.3 Tính toán cốt thép

- Công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tương tự như mục 3.1.3.a.a3 Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.7

Bảng 3.7: Tính toán cốt thép cho bản thang vế 3

- Dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản có gối tựa là 2 cột

Hình 3.22: Sơ đồ tính của DCN

Trình tự tính toán DCN, DCT

 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm;

 Giải tìm nội lực dầm;

 Tính toán cốt thép cho dầm;

 Bố trí cốt thép c.1 Tải trọng

- Trọng lượng bản thân dầm:

- Trọng lượng tường xây trên dầm: d t t g  n h = 180x1.3x1.9 = 444.6 (daN/m)

- Tải trọng do bản thang vế 1,vế 2 truyền vào, chính là phản lực gối tựa khi tính toán bản thang:

- Tải trọng do bản thang vế 3 truyền vào, chính là lực cắt Qmax tại mép dầm chiếu nghỉ:

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 47 c.2 Nội lực Dầm chiếu nghỉ

Hình 3.23: Biểu đồ mômen dầm chiếu nghỉ

Hình 3.24: Biểu đồ lực cắt dầm chiếu nghỉ c.3 Tính toán cốt thép Dầm chiếu nghỉ

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.8

Bảng 3.8: Tính toán cốt thép cho dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ

Kiểm tra μmin≤μ≤μmax Ф (mm)

+ Cốt đai: Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông

- Dùng lực cắt lớn nhất của bản thang vế 1 để tính cốt đai cho đoạn dầm nằm ngang:

- Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại do ứng suất nén chính, cần phải thoả mãn điều kiện:

Khả năng chịu lực cắt của bê tông khi không có cốt đai

Q     R bh trong đó: hệ số  b 3 :  b 3  0.6 - bêtông nặng;

 f - hệ số xét đén ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ I, T;

 n - hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc

Ta thấy: Q m ax  b 3 1 f   n  b R bh bt 0 (không thõa)

Do đó, bêtông không đủ khả năng chịu lực cắt, phải đặt cốt đai

Chọn đai Φ6, đai 2 nhánh, Asw = 0.28cm 2 , Rsw = 225 MPa

Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán: tt 4 b 2 1 f n  b bt 0 2 R nA s w 2 w s R bh

 b - hệ số xét đến ảnh hưởng của loại bêtông:

Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo:

Chọn s = min {stt; smax; sct} = min {864; 679; 150} = 150mm

Kiểm tra điều kiện hạn chế bề rộng trên khe nứt nghiêng:

 w1 - hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép đai vuông góc với trục cấu kiện w1 1 5 w 1 5 b s s

Ta thấy: Q m ax  0.3   w1 b 1 R bh b 0 (thõa)

Vậy chọn cốt đai Φ6, a = 150mm để bố trí cho đoạn dầm nằm ngang

Nội lực trong cốt thép đai trên 1 đơn vị chiều dài dầm thang:

Khả năng chịu cắt của cốt đai và bêtông:

-Do đó, cốt đai bố trí đủ khả năng chịu cắt, không cần bố trí cốt xiên cho dầm

-Đoạn dầm xiên có Qmax = 1819.8 daN

Ta thấy: Q m ax  b 3 1 f   n  b R bh bt 0 3942 (daN) (thõa)

-Nên cốt đai đoạn dầm này bố trí theo cấu tạo:

Các kết quả tính toán cho thấy khả năng chịu lực và các điều kiện kiểm tra đều được đáp ứng, chứng tỏ rằng các giả thiết và kích thước sơ bộ ban đầu là hợp lý.

3.4 BỐ TRÍ CỐT THÉP CẦU THANG

- Bố trí cốt thép được thể hiện cụ thể trong bản vẽ KC - 02/06

TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI

4.1 CÔNG NĂNG VÀ KÍCH THƯỚC HỒ NƯỚC MÁI

- Vị trí hồ nước được đặt tại trục C, D và trục 1, 2 ở cao độ: 36.2m

Hình 4.1: Mặt bằng bản nắp hồ nước mái

Hình 4.2: Mặt bằng bản đáy hồ nước mái

1 – 1 Hình 4.3: Mặt cắt ngang hồ nước mái

- Trong công trình gồm 2 bể nước:

 Bể nước dười tầng hầm dung để chứa nước được lấy từ hệ thống nước thành phố và bơm lên mái

 Bể nước mái: cung cấp nước cho sinh hoạt của các bộ phận trong công trình và lượng nước cho cứu hỏa

Chọn bể nước mái để tính toán Bể nước mái được đặt trên hệ cột phụ, đáy bể cao hơn cao trình sàn tầng thượng 120 cm

- Nước dung cho sinh hoạt xem gần đúng số người trong cả tòa nhà là 250 người thể tích nước sinh hoạt cho tòa nhà

Trang thiết bị trong nhà loại IV bao gồm hệ thống cấp thoát nước, các dụng cụ vệ sinh, và thiết bị tắm thông thường Để tham khảo chi tiết, vui lòng tra bảng 1.1 của sách cấp thoát nước do Bộ Xây dựng phát hành.

- Tiêu chuẩn dùng nước trung bình: q tb SH 200l / người.ngàyđêm(150 200)

- Hệ số điều hòa ngày: Kng = 1.5 (1.35  1.5)

- Hệ số điều hòa ngày: DaNio = 1.4 (1.7  1.4)

- Với số đám cháy đồng thời: 1 đám cháy trong thời gian 10 phút, nhà 3 tầng trở lên, tra bảng phụ lục, ta được:

- Dung lượng sử dụng nước sinh hoạt trong ngày đêm:

Q tt = Qmax.ngày đêm + Q CC = 75+ 72 = 147 m 3/ ngày đêm

- Như vậy ta chọn 1 hồ nước và mỗi ngày bơm 2 lần do đó dung tích hồ có thể chọn sơ bộ như sau:   147 73.5 3

Hồ nước được đặt tại giữa khung trục 1,2 và khung trục C, D ; có kich thước mặt bằng LxB =7,7m x8.5 m Do đó ta chỉ cần tính toán cho một bể nước:

75 7.7 8.5 = 1.15 m chiều cao đài nước Hđài = 1,8 m

Trình tự tính toán (bản nắp, bản đáy, bản thành, dầm nắp, dầm đáy):

 Xác định tải trọng tác dụng;

4.2 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN CỦA HỒ NƯỚC MÁI

- Sơ bộ chọn chiều dày bản theo công thức: bn s h Dl

D  - Hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;

30 35 m s   - Đối với sàn làm việc 1 phương;

40 45 m s   - Đối với sàn làm việc 2 phương; l - Nhịp cạnh ngắn của ô bản

- Chiều dày ô bản được xác định sơ bộ theo Bảng 4.1

Bảng 4.1: Chọn sơ bộ chiều dày bản

Chiều dày tính hs (cm)

4.2.2 Xác định sơ bộ kích thước hệ dầm nắp và hệ dầm đáy

- Chiều cao của dầm nắp được chọn sơ bộ theo công thức sau: d d d h 1 l

Trong đó: md - Hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; d 8 12 m   - Đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;

12 16 m d   - Đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;

16 20 m d   - Đối với hệ dầm phụ; ld - Nhịp dầm

- Bề rộng dầm nắp được chọn theo công thức sau:

- Kích thước tiết diện hệ dầm nắp và hệ dầm đáy sơ bộ được xác định theo bảng 4.2

Bảng 4.2: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện hệ dầm nắp và hệ dầm đáy

Ký hiệu Nhịp dầm ld

4.2.3 Xác định tiết diện cột

Chọn sơ bộ tiết diện cột: C1: 40x40cm

4.3 TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CỦA HỒ NƯỚC MÁI

4.3.1 Bản nắp a Tải trọng tác dụng lên bản nắp

- Tĩnh tải: gồm trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo

- Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 4.3

Bảng 4.3: Tải trọng bản thân bản nắp

STT Thành phần cấu tạo

Tải tính toán gbn tt

Tổng tải trọng bản thân bản nắp  gbn tt 263 301.9

- Theo bảng 3 [TCVN 2737-1995], hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn là: p c = 75 daN/m 2

Suy ra: p tt = p c np = 75x1.3 = 97.5 (daN/m 2 ) (4.4)

+ Tổng tải trọng tác dụng q tt = g tt + p tt = 301.9 + 97.5 = 399.4 (daN/m 2 ) (4.5)

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 55 b Sơ đồ tính bản nắp

- Bản nắp được chia thành 4 ô bản đơn S1 như trên hình 4.1 Các ô bản đơn S1 được tính như bản kê 4 cạnh có 4 cạnh ngàm (liên kết với D1, D2, D3 và D4)

Hình 4.4: Sơ đồ tính bản nắp c Xác định nội lực bản nắp

- Các ô bản nắp thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

- Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

- Momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M2 = m92P (4.7) Với: P = q tt lng.ld (4.8) Trong đó:

P - Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản đang xét;

M91, m92 - 9 là loại ô bản, 1 (hoặc 2) là phương của ô bản đang xét

- Momen âm lớn nhất trên gối:

- Các hệ số m91, m92, k91, k92 được tra bảng,phụ thuộc vào tỉ số ng d l l

- Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 4.4

Bảng 4.4: Nội lực trong ô bản nắp d Tính toán cốt thép

- Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

 a1 = 2 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

 a2 = 3 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện (ho = hbn – a), tùy theo phương đang xét;

Ký hiệu ld/ln P daN m91 m92 k91 k92 M1 daNm

- Đặc trưng vật liệu tính toán được được lấy theo bảng 3.2

- Các công thức tính toán lấy theo mục 3.1.3.a.a.3

Bảng 4.5: Tính toán cốt thép cho bản nắp

- Cốt thép gia cường cho lỗ thăm được tính theo công thức: gc

- Chọn thép gia cường là 212 có A s gc = 2.26 cm 2 cho mỗi phương, đoạn neo là: lneo ≥ 30d = 30x12 = 360mm Chọn lneo = 400 mm (4.12)

4.3.2 Dầm đỡ bản nắp a Tải trọng tác dụng lên hệ dầm nắp

-Tải trọng tác dụng lên dầm nắp bao gồm tĩnh tải và hoạt tải

- Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng vào dầm nắp được thể hiện trong hình 4.5

Hình 4.5: Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng vào hệ dầm nắp a.1 Dầm D1, D2 (250x500)

 Trọng lượng bản thân dầm: gd = btbdhdn = 2500x0.25x(0.5-0.08)x1.1 = 288.75 (daN/m) (4.13)

 Tải từ bản nắp truyền vào dầm D2 có dạng tam giác qui về tải phân bố đều, với giá trị lớn nhất là:

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 57 gtđ2 = 2.

2 = 961.056 (daN/m) (4.14) Suy ra : Tổng tải trọng tác dụng vào dầm D1 q2 = 288.75 + 961.06 = 1249.81 (daN/m)

 Tải từ bản nắp truyền vào dầm D1 có dạng hình thang qui về tải phân bố đều, với giá trị lớn nhất là : gtđ1 = 2gs

2 x(1-2 0.453x 2 0.453 3 ) = 1049.54 (daN/m) Suy ra : Tổng tĩnh tải tác dụng vào dầm D2: q1= 288.75 + 1049.54 = 1338.29(daN/m)

Hình 4.6: Sơ đồ đặt tải lên dầm D1, D2 a2 Dầm D3, D4 ( 300x600)

 Trọng lượng bản thân dầm: gd = btbdhdn = 2500x0.3x(0.6-0.08)x1.1 = 429 (daN/m)

 Tải từ bản nắp truyền vào dầm D4 có dạng hình tam giác qui về tải phân bố đều, với giá trị lớn nhất là: gtđ4 8

2 = 480.53 (daN/m) Suy ra : Tổng tải trọng tác dụng vào dầm D3 q4= 429 + 480.53 = 909.53 (daN/m)

 Tải từ bản nắp truyền vào dầm D3 có dạng hình thang qui về tải phân bố đều, với giá trị lớn nhất là: gtđ3 = gs

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 58 gtđ3 = 399.4x3.85

Suy ra : Tổng tải trọng tác dụng vào dầm D4 q3 = 429 + 528.77 = 953.77 (daN/m) b Sơ đồ tính hệ dầm bản nắp

- Hệ dầm đỡ bản nắp là hệ dầm trực giao, quan niệm liên kết giữa dầm D1, D2, D3 và D4 là liên kết khớp

Hình 4.7: Sơ đồ tính hệ dầm đỡ bản nắp c Xác định nội lực

- Dùng phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 V11 để xác định nội lực trong hệ dầm nắp Kết quả thể hiện trên hình 4.8 và 4.9

- Ghi chú: Đơn vị nhập vào SAP2000 là (T/m)

Hình 4.8: Biểu đồ moment của hệ dầm đỡ bản nắp

Hình 4.9: Biểu đồ lực cắt của hệ dầm đỡ bản nắp

Kết quả nội lực trong hệ dầm nắp được thống kê trong bảng 4.6

Bảng 4.6: Nội lực trong hệ dầm nắp

D4 7.7 0 17595 6196 d Tính toán cốt thép cho hệ dầm nắp + Cốt thép dọc:

 a = 5cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện

- Đặc trưng vật liệu, công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tương tự như mục 3.1.3.a.a.3 Hàm lượng cốt thép hợp lý trong dầm 0.8-1.5%

Bảng 4.7: Tính toán cốt thép cho dầm đỡ bản nắp

- Tính cốt đai dầm D1 và D2

 Chọn lực cắt lớn nhất trong dầm D1 và D2 để tính cốt đai Qmax = 5394daN

 Chọn cốt thép làm cốt đai : Ф8, số nhánh n = 2, có Rsw = 225Mpa, chọn khoảng cách cốt đai s 0mm :

 Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông :

Q w b 2 2 9 10  4 0.25 0.45 2 1500023382.68 daN Suy ra : Qwb = 23382.68 daN > Qmax = 5394 daN

  = 1 - 0.01x11.5 = 0.885 Suy ra: Qmax = 5394daN ≤ 0.3x0.885x1.103x11.5x10 5 x0.25x0.45 = 37887,1 daN

Vậy cốt đai đã chọn đủ khả năng chịu lực

Trong đoạn ẳ gối chọn đai Ф8, bước đai s = 150mm Trong đoạn giữa dầm chọn đai Ф8, bước đai s = 300mm

 Chọn lực cắt lớn nhất trong dầm D3 và D4 để tính cốt đai Qmax = 6601 daN

Suy ra: Qmax = 6601 daN ≤ 0.3x0.885x1.103x11.5x10 5 x0.3x0.55 = 55567.62 daN

Trong đoạn ẳ gối chọn đai Ф8, bước đai s = 150mm

Trong đoạn giữa dầm chọn đai Ф8, bước đai s = 300mm

4.3.3 Bản thành a Tải trọng tác dụng lên bản thành

- Bề dày bản thành là 120mm

Bảng 4.8: Tải trọng bản thân bản thành

Tải tính toán gbt tt

Tổng tải trọng bản thân bản thành  gbt tt 383 433.9

- Trọng lượng bản thân bản thành là bt tt 433.9(daN 2 ) g  m

+ Áp lực thủy tĩnh tại chân bản thành gnước = n..h = 1x1000x1.5 = 1500 (daN/m 2 ) (4.19)

+ Tải trọng gió: Chỉ xét trường hợp bất lợi nhất khi bản thành chịu gió hút Tính toán theo

Với: W0 = 83 daN/m 2 - Áp lực gió tiêu chuẩn khu vực II - A; k = 1.425 - Hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình;

(lấy ở +39.2m và dạng địa hình A)

Ch = 0.6 - Hệ số khí động; n = 1.2 Suy ra: W = 83 x 1.425x 0.6 x 1.2 = 85.16 daN/ m 2 b Sơ đồ tính bản thành

Bản thành là một cấu kiện chịu nén và uốn đồng thời, với lực nén chủ yếu do trọng lượng của nó gây ra Để đơn giản hóa, ta có thể xem bản thành chỉ chịu lực uốn từ tải trọng gió hút và áp lực thủy tĩnh.

- Xét tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn:

Hình 4.10: Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên bản thành c Xác định nội lực bản thành

Hình 4.11: Biểu đồ momen do gió hút tác dụng lên bản thành

Hình 4.12: Biểu đồ momen do áp lực thủy tĩnh tác dụng lên bản thành

33.6 33.6 (4.26) Tính toán thiên về an toàn ta sẽ lấy tổng giá trị momen ở gối và nhịp

Giá trị momen tại gối của bản thành:

M gối = MW gối + Mnước gối = 23.95 + 225 = 248.95 (daNm) (4.27) Giá trị momen tại nhịp của bản thành:

M nhịp = MW nhịp + Mnước nhịp = 13.47+ 100.45 = 113.92 (daNm) (4.28) d Tính toán cốt thép bản thành

- Bản thành được tính như cấu kiện chịu uốn

 a = 2.5cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện;

 b = 100cm - Bề rộng tính toán của dải bản

- Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 3.2

- Công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt thép tương tự như mục 3.1.3.a.a.3

Bảng 4.9: Tính toán cốt thép cho bản thành

Mnhịp 113.92 100 9.5 0.011 0.011 0.54 8 200 2.51 0.26 Thỏa e Kiểm tra nứt bản thành (theo trạng thái giới hạn 2)

Bề rộng vết nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện acrc (mm) được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991, với điều kiện a crc < acrc gh Theo TCVN 356-2005, giá trị acrc gh được quy định là 0.2 mm, tương ứng với cấp chống nứt cấp 3.

- 1 = 1: Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn;

- = 1: Hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép ( thép có gờ );

- Es = 210000 Mpa: Modun đàn hồi của cốt thép;

A z : Ứng suất trong các thanh cốt thép (4.32)

 As: Diện tích cốt thép

A s b h  : Hàm lượng cốt thép của tiết diện

- Áp dụng công thức trên để kiểm tra nứt bản thành:

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản thành:

 Áp lực thủy tĩnh tại chân bản thành gnước = .h = 1000x1.5 = 1500 (daN/m 2 ) (4.33)

Với: W0 = 83 daN/m 2 - Áp lực gió tiêu chuẩn khu vực II - A; k = 1.425 - Hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình;

(lấy ở +54.3m và dạng địa hình A)

Ch = 0,6 - Hệ số khí động

-Giá trị momen tiêu chuẩn tại gối của bản thành

M gối = MW gối + Mnước gối = 19.96 + 225 = 244.96 (daNm) (4.38)

- Giá trị momen tiêu chuẩn tại nhịp của bản thành:

M nhịp = MW nhịp + Mnước nhịp = 11.23 + 100.45 = 111.68 (daNm) (4.39) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 4.10

Bảng 4.10: Kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành

(daN/cm 2 ) acrc (mm) Kiểm tra

4.3.4 Bản đáy a Tải trọng tác dụng lên bản đáy

- Tải trọng tác dụng lên bản đáy gồm trọng lượng bản thân và trọng lượng nước

Bảng 4.11: Tải trọng bản thân bản đáy

Tải tiêu chuẩn gbn c (daN/m 2 )

Tải tính toán gbn tt

Tổng tải trọng bản thân bản đáy  g tt bd 433 488.9

- Hoạt tải nước gnước = .h.n = 1000x(1.8-0.08)x1 = 1720 (daN/m 2 ) (4.40)

- Tổng tải trọng tác dụng q tt = g tt + gnước = 488.9 + 1720 = 2208.9 (daN/m 2 ) (4.41) b Sơ đồ tính bản đáy

- Bản đáy được chia thành 4 ô bản đơn S2 như trên hình 4.13 Các ô bản đơn S2 được tính như bản kê 4 cạnh có 4 cạnh ngàm

Hình 4.13: Sơ đồ tính các ô bản đáy c Xác định nội lực bản đáy

- Các ô bản đáy thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

- Tính toán theo ô bản đơn, dùng sơ đồ đàn hồi

- Momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

M2 = m92P (4.43) Với: P = qtt.lng.ld (4.44) Trong đó:

P - Tổng tải trọng tác dụng lên ô bản đang xét; m91, m92 - 9 là loại ô bản, 1(hoặc 2) là phương của ô bản đang xét

- Momen âm lớn nhất trên gối:

- Các hệ số m91, m92, k91, k92 được tra bảng, phụ thuộc vào tỉ số d ng l l Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 4.12

Bảng 4.12: Nội lực trong các bản đáy

- Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

 a1 = 2.5 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

 a2 =3.5 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh dài đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao có ích của tiết diện (ho = hbd – a), tùy theo phương đang xét;

Bảng 4.13: Tính toán cốt thép cho bản đáy

MII 1337.29 100 10.5 0.105 0.112 6.00 10 130 6.04 0.58 Thỏa e Kiểm tra nứt bản đáy (theo trạng thái giới hạn 2)

- Công thức kiểm tra nứt bản đáy giống ở mục4.3.3.e

-Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 4.14 và Bảng 4.15

Bảng 4.14: Nội lực tiêu chuẩn trong các ô bản đáy

Kí hiệu ld/ln m91 m92 k91 k92 P (daN) M1

Bảng 4.15: Kiểm tra bề rộng khe nứt bản đáy

(daN/cm 2 ) acrc (mm) Kiểm tra

4.3.5 Hệ dầm đáy a Tải trọng tác dụng lên hệ dầm đáy

- Tải trọng tác dụng lên hệ dầm đáy bao gồm tĩnh tải và tải trọng từ bản đáy truyền vào

- Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng vào dầm đáy được thể hiện trong hình 4.14

Hình 4.14: Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng vào hệ dầm đáy + Tĩnh tải

 Trọng lượng bản thân dầm: gD5 = gD6 = btbdhdn = 2500x0.4x0.66x1.1 = 726 (daN/m) (4.47) gD7 = gD8 = btbdhdn = 2500x0.3x0.56x1.1 = 462 (daN/m) (4.48)

 Tĩnh tải do bản đáy truyền vào dầm có giá trị là: tt bd = g + gbd nuoc = 488.9 + 1720 = 2208.9 daN / m q (4.49)

 Tải truyền vào D6 và D8 có dạng tam giác qui về tải phân bố đều tương đương, với giá trị lớn nhất là:

SVTH: LẠI TRỌNG TUẤN – MSSV: 106104103 69 gtđ1 8

 Tải truyền vào D5 và D7 có dạng hình thang qui về tải phân bố đều tương đương, với giá trị lớn nhất là: gtđ2 = qbd.

( Ngoài ra D5, D6 còn có thêm tải bản thân bản thành) gbt = gbt tt h = 433.9x1.2= 520.68 (daN/m) (4.53)

- Do bản đáy không chịu đồng thời tải trọng do nước và hoạt tải sửa chữa nên ta bỏ qua giá trị hoạt tải sữa chữa

+ Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D5: qD5 = gD5 + gtd2 + gbt = 726 + 2902.26 + 520.68 A48.94 daN/m (4.54)

+ Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D6: qD6 = gD6 +gtd1 + gbt = 726 + 2657.58 + 520.68 = 3904.26 daN/m (4.55)

+ Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D7: qD7 = gD7 + 2.gtd2 = 462 + 2x2902.26 = 6266.52 daN/m (4.56)

+ Tổng tải trọng tác dụng lên dầm D8: qD8 = gD8 + 2.gtd1 = 462 + 2x2657.58 = 5777.16 daN/m (4.57)

Hình 4.15: Sơ đồ đặt tải lên dầm D5, D6, D7, D8 b Sơ đồ tính

Tính toán hệ dầm đỡ bản đáy được thực hiện dựa trên sơ đồ hệ dầm trực giao, trong đó các dầm giữa liên kết với dầm biên, và các dầm biên lại liên kết với cột hồ nước, với cột hồ nước được ngàm ở chân.

- Ghi chú: Đơn vị nhập vào SAP2000 là (T/m)

- Mô hình được thể hiện ở hình 4.16

Hình 4.16: Sơ đồ đặt tải lên hệ dàm đáy dầm đáy c Xác định nội lực

- Dùng phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 V11 để xác định nội lực trong hệ dầm Kết quả được thể hiện trên hình 4.17 và 4.18

Hình 4.17: Biểu đồ momen của hệ dầm đáy

Hình 4.18: Biểu đồ lực cắt của hệ dầm đáy

- Kết quả nội lực trong hệ dầm đáy được thống kê trong bảng 4.16

Bảng 4.16: Nội lực trong hệ dầm đáy

Ký hiệu Nhịp dầm ld

D8 7.7 10708 39289 24107 d Tính toán cốt thép cho hệ dầm đáy

 a = 5 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - Chiều cao tính toán của tiết diện

Bảng 4.17: Tính toán cốt thép cho hệ dầm đáy

  = 1 - 0.01x11.5 = 0.885 Suy ra: Qmax = 29682daN ≤ 0.3x0.885x1.065x11.5x10 5 x0.3x0.75 = 73163.5 daN

Trong đoạn ẳ gối chọn đai Ф8, bước đai s = 150mm Trong đoạn giữa dầm chọn đai Ф8, bước đai s = 300mm

Suy ra: Qmax = 24765 daN ≤ 0.3x0.885x1.086x11.5x10 5 x0.3x0.65 = 64658.68 daN

Trong đoạn ẳ gối chọn đai Ф8, bước đai s = 150mm

Trong đoạn giữa dầm chọn đai Ф8, bước đai s = 300mm

Tại vị trí giao nhau giữa dầm D6 (30x80cm) với D7 (40x70) và dầm D5 (30x80cm) với D8 (40x70), cần bố trí cốt treo để chống cắt cho dầm D5 và D8 do lực cắt từ dầm DP Để tính toán, chọn tiết diện dầm D6 giao với dầm D7, với lực tập trung lớn nhất Q = 123.83 kN, từ đó sẽ bố trí cho các dầm còn lại.

Với khoảng để đặt cốt treo rất bé, không đủ để đặt các cốt đai Dùng cốt treo là cốt thép xiên kiểu vai bò

Dùng cốt thép CII với R sw "5 Mpa, góc uốn nghiêng  = 45 0

Dùng 2 16 có diện tích 402 mm 2

Bốn cột ở góc được đặt trên vách thang bộ và khung cột, với tiết diện C1 (40x40cm), chịu toàn bộ tải trọng của hồ nước Tải trọng tác động lên các cột hồ nước rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.

+ Tải trọng bản thân: gC1 = 0.4x0.4x3x2500x1.1 = 1320 (daN) (4.58) + Tải trọng do các bộ phận của hồ nước truyền vào

Mỗi cột C1 sẽ chịu ẳ tổng tải trọng hồ nước, bao gồm:

 Khối lượng bản nắp gbn = 301.9x7.7x8.5 = 19759.4 (daN) (4.59)

 Khối lượng bản đáy gbđ = 488.9x7.7.x8.5 = 31998.5 (daN) (4.60)

 Khối lượng bản thành gbt = 433.9x1.2x2x(7.7+8.5) = 16870 (daN) (4.61)

 Khối lượng của nước khi hồ chứa đầy gnước = 7.7x8.5x1.8x1000 = 117810 (daN) (4.62)

 Khối lượng của các dầm: gD1 = 288.75x8.5 = 2454.38 (daN) (4.63) gD2 = 288.75x7.7 = 2223.38 (daN) (4.64) gD3 = 429x8.5 = 3646.5 (daN) (4.65) gD4 = 429x7.7 = 3303.3 (daN) (4.66) gD5 = 726x8.5 = 6171 (daN) (4.67) gD6 = 726x7.7 = 5590.2 (daN) (4.68) gD7 = 462x8.5 = 3927 (daN) (4.69) gD8 = 462x7.7 = 3557.4 (daN) (4.70)

- Mỗi cột C1 chịu 1 lực gió đẩy tác dụng là: d d

- Lực gió tác dụng đặt cách chân cột 1 đoạn là: a = 1.2 + 1

- Các lực tác dụng đưa về chân cột là:

Q = G = 868.62 (daN) c Tính toán cốt thép cột hồ nước

- Khả năng chịu nén của cột bêtông ứng với tiết diện đã chọn là:

Bê tông cột có khả năng chịu lực nén tốt, đảm bảo an toàn khi đặt trên cột khung Điều này giúp cột không chỉ chịu được lực nén mà còn đảm bảo khả năng chịu momen và lực cắt hiệu quả.

- Do đó không cần tính cốt thép mà đặt thép theo cấu tạo Chọn 216 cho mỗi bên cột

(416 cho toàn cột), bố trí đối xứng cho C1

- Các kết quả tính toán đều thoả mãn các điều kiện kiểm tra Vậy các giả thiết ban đầu là hợp lý

4.5 BỐ TRÍ CỐT THÉP HỒ NƯỚC MÁI

- Cốt thép hồ nước mái được bố trí trong bản vẽ KC - 03/06

SVTH: LẠT TRỌNG TUẤN –MSSV: 106104103 76

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN.TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG – TRỤC 2

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG – TRỤC 2

Xác định các trường hợp tải trọng tác động lên công trình

Giải bài toán trong miền đàn hồi bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng chương trình ETABS Version 9.5 cho phép xác định nội lực tương ứng với các trường hợp tải trọng khác nhau.

Tính toán và bố trí thép cho cột, dầm trục 2

5.2 HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH

Hình 5.1: Sơ đồ hệ chịu lực của công trình

Chiều dày sàn đã chọn sơ bộ và tính toán kiểm tra ở chương 2 Lấy hs = 10 cm

Diện tích tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức sau :

Với : - K : Hệ số kể đến ảnh hưởng của momen phụ thuộc vị trí cột

- R b 11.5MPa: Cường độ chịu nén của bê tông B20

 Si: là diện tích truyền tải vào cột của sàn thứ i

 qi: là tải trọng tương đương tính trên 1m 2 mặt sàn Đối với nhà dân dụng BTCT tường, dầm, cột…có bề dày sàn nhỏ(100-140)mm: qi= (1000-1400) daN/m 2

 m s : là số tầng truyền xuống cột

 Theo chiều cao nhà có thể thay đổi tiết diện cột 3 lần.Lần 1(tầng hầm 1,2,3),lần 2(tầng 4,5,6,7),lần 3(tầng 8,9,10)

Dựa vào tải trọng các ô sàn, ta chia đầu cột ra thành các nhóm:

Bảng 5.1: Tải trọng truyền xuống cột

Bảng 5.2: Chọn sơ bộ tiết diện cột

Chọn tiết diện cột b cm h cm

-Sau khi giải nội lực trong ETABS tính cốt thép không hợp lí nên tiết diện cột được điều chỉnh lại như sau:

Bảng 5.3: Chọn tiết diện cột

Chọn tiết diện cột b cm h cm

Hình 5.2: Tiết diện cột khung trục 2

Tiết diện dầm được chọn sơ bộ như bảng 2.1 ở chương 2 như sau:

Bảng 5.4: Chọn tiết diện cột

Nhịp dầm ld (m) Hệ số md Chiều cao hd (m)

Chọn tiết diện hdxbd (cmxcm)

Hình 5.3: Tiết diện dầm khung trục 2

5.3.CÁC KHAI BÁO TRONG PHẦN MỀM ETABS

Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng phần mềm ETABS để mô hình hóa kết cấu khung của công trình Mục tiêu là xác định nội lực của các phần tử dầm và cột nhằm tính toán lượng thép cần thiết cho công trình.

Ta vẽ mô hình hệ khung không gian để kể đến sự làm việc đồng thời của tất cả các phần tử cột dầm sàn có trong công trình

Dầm và cột sẽ được khai báo là phần tử Frame trong Etabs

Sàn của công trình được mô hình bằng phần tử tấm khai báo là phần tử Shell ( Floor)

5.3.2 Liên kết giữa các phần tử:

Các dầm và cột được kết nối thông qua các nút điểm, trong khi ô sàn được chia nhỏ để xác định chính xác tải trọng từ sàn truyền vào dầm.

Dầm sẽ được chia nhỏ tại các điểm giao nhau để tăng cường sự liên kết giữa các dầm Liên kết giữa chân cột và móng sẽ được xác định là liên kết ngàm tại mặt móng, với việc khống chế 6 thành chuyển vị Ux, Uy, Uz, Rx, Ry, Rz.

Chiều cao tính toán cũng như nhịp tính toán trong Etabs, đều được tính từ tim của cột, dầm, sàn (theo phương pháp phần tử hữu hạn)

Khi xuất nội lực của dầm, cột thì Etabs xuất nội lực tại các vị trí mép dầm và cột

Hình 5.4: Mô hình khung không gian

5.4 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH

Các giá trị tải trọng (giá trị tính toán) tác động lên công trình được xác định như sau:

5.4.1 Tĩnh tải a Trọng lượng bản thân(TLBT)

Do chương trình tự tính Hệ số độ tin cậy lấy n = 1.1 b Trọng lượng các lớp hoàn thiện (HOANTHIEN)

Bảng 5.5: Tĩnh tải các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn tầng 1 đến 10

Cấu tạo các lớp Chiều dày

Tải tiêu chuẩn gs tc(daN/m 2 )

Tải tính toán gs tt(daN/m 2 )

Bản BTCT 100 2500 Khai báo trong ETABS

Bảng 5.6: Tĩnh tải lớp cấu tạo tác dụng lên sàn sân thượng

Bản BTCT 100 2500 Khai báo trong ETABS

Tổng cộng 368.2 c Trọng lượng tường xây (TUONG)

Trọng lượng tường xây dựng trên dầm được xác định bằng công thức: gt tt = ht x gt tc x n, trong đó ht là chiều cao của tường, gt tc là trọng lượng tiêu chuẩn của tường, và n là hệ số độ tin cậy.

Sử dụng tường 20cm cho các tường biên bao che và tường cầu thang.Chiều cao tường h=3.6-0.65=2.95m g t 20 = t 20 ht = 3602.951.2 = 1274.4 (daN/m)

Sử dụng tường 10cm vách ngăn trong nhà và tường ngăn giữa các căn hộ.Chiều cao tường h=3.6-0.5=3.1 g 10 t = t 10 ht = 1803.11.3 = 725.4 (daN/m)

Tường ngăn chỉ xuất hiện ở các ô sàn S1 và S4, tương tự như nội dung đã đề cập trong phần 2.3.3 của chương 2 Chúng ta có thể xác định giá trị qui đổi phân bố đều trên sàn cho các tường ngăn này.

Bảng 5.7: Bảng tính tải trọng tường ngăn qui đổi trên sàn tầng điển hình

Xác định tương tự phần 2.3.2 chương 2 ta có:

Bảng 5.8: Giá trị tĩnh tải và hoạt tải của sàn

Giá trị thành phần tĩnh của tải trọng được xác định như sau:

Công thức tính áp lực gió tại TP.Hồ Chí Minh được xác định bằng W = W0.k.C.n, trong đó W0 là 83 daN/m², phản ánh áp lực gió cho khu vực A-II với địa hình C, tương ứng với điều kiện che chắn mạnh Hệ số k điều chỉnh sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, và hệ số C được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.

C = -0.6 - theo hướng khuất gió + n =1.2 : hệ số vượt tải

Tĩnh tải gió được gán vào tâm cứng của khung

- Wx : tải trọng gió theo phương X (daN)

- W : Tải trọng gió (đã xác định ở trên) ( daN/m 2 )

- hi, hi+1 : chiều cao đón gió ứng với tầng đang xét i(m)

- B x : bề rộng đón gió theo phương X Ơ sn

(m) Trọng lượng tiêu chuẩn t tc(daN/m 2 ) n Trọng lượng qui đổi gt qd(daN/m 2 )

Bảng 5.9: Gió tĩnh theo phương X

Ap lực gió Wx (daN/m 2 ) Đón (+)

- Wy : tải trọng gió theo phương Y (daN)

- W : Tải trọng gió (đã xác định ở trên) ( daN/m 2 )

- hi, hi+1 : chiều cao đón gió ứng với tầng đang xét i(m)

- By : bề rộng đón gió theo phương Y

Bảng 5.10: Gió tĩnh theo phương Y

Tải trọng toàn bộ hồ nước được qui về 4 cột hồ nước, mỗi cột chịu một tải trọng 57.10 T.Kết quả lấy từ phần giải sap hệ dầm đáy ở chương 4

Tải trọng này đưa về lực tập trung lên nút khung ứng với chân cột hồ nước

5.4.5 Tải trọng cầu thang truyền vào dầm khung

Tải trọng này xem là tải phân bố đều do các phản lực ở vế thang truyền vào khi giải cầu thang.V=2.077 T

Tải trọng này được gán là tải phân bố đều vào dầm B40 ở các tầng

Hình 5.5: Phản lực cầu thang truyền vào dầm khung

5.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CÔNG TRÌNH (KHUNG KHÔNG GIAN)

5.5.1 Các trường hợp tải trọng tác động lên công trình

1 TT : gồm TLBT+HOANTHIEN+TUONG;

2 HT1 : hoạt tải chất đầy các tầng chẵn;

3 HT2 : hoạt tải chất đầy các tầng lẻ;

4 HT 3 : hoạt tải cách nhịp 1;

5 HT4 : hoạt tải cách nhịp 2;

6 HT5 : hoạt tải liền nhịp 1 ;

7 HT6 : hoạt tải liền nhịp 2 ;

8 GXD : tải trọng gió tác động theo phương X;

9 GXA : tải trọng gió tác động theo phương -X;

10 GYD : tải trọng gió tác động theo phương Y;

11 GYA : tải trọng gió tác động theo phương -Y;

Hình 5.6: Hoạt tải chất đầy các tầng chẵn và các tầng lẻ

Hình 5.7: Hoạt tải cách nhịp 1

Hình 5.8: Hoạt tải cách nhịp 2

Hình 5.9: Hoạt tải liền nhịp 1

Hình 5.10: Hoạt tải liền nhịp 2

Hình 5.11: Phản lực cầu thang truyền vào dầm khung

Hình 5.12: Phản lực hồ nước truyền vào dầm khung

5.5.2 Xác định nội lực công trình (khung không gian) Đồ án này sử dụng chương trình ETABS Version 9.5 để mô hình khung không gian và giải bài toán đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn

Sau khi gán tất cả các trường hợp tải trọng vào mô hình khung không gian, chúng ta tiến hành phân tích để xác định các giá trị nội lực của công trình cho từng trường hợp tải trọng.

Bảng 5.11: Cấu trúc các tổ hợp nội lực để tính toán

TH 1 Nội lực TT + Nội lực HT1

TH 7 Nội lực TT + Nội lực GXD

TH 8 Nội lực TT + Nội lực GXA

TH 9 Nội lực TT + Nội lực GYD

TH 10 Nội lực TT + Nội lực GYA

TH 11 Nội lực TT + Nội lực HT1 + Nội lực HT2

TH 12 Nội lực TT + 0.9(Nội lực GXD) + 0.9(Nội lực HT1)

TH 18 Nội lực TT+0.9(Nội lực GXD)+0 9(Nội lực HT1)+0.9(Nội lực HT2)

TH 19 Nội lực TT + 0.9(Nội lực GXA) + 0.9(Nội lực HT1)

TH 25 Nội lực TT+0.9(Nội lực GXA)+0.9(Nội lực HT1)+0.9(Nội lực HT2)

TH 26 Nội lực TT + 0.9(Nội lực GYD) + 0.9(Nội lực HT1)

TH 32 Nội lực TT+0.9(Nội lực GYD)+0.9(Nội lực HT1)+0.9(Nội lực HT2)

TH 33 Nội lực TT + 0.9(Nội lực GYA) + 0.9(Nội lực HT1)

TH 39 Nội lực TT+0.9(Nội lực GYA)+0.9(Nội lực HT1)+0.9(Nội lực HT2)

BAO MAX,MIN(TH 1… TH39)

Bài viết này chỉ tập trung vào việc lập bảng tính EXCEL để tổ hợp nội lực cho cột và dầm Kết quả của việc tổ hợp nội lực cho khung trục 2 đã được trích xuất và trình bày chi tiết trong phụ lục thuyết minh.

5.6 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO CỘT KHUNG TRỤC 2

Trong không gian, cột làm việc được xem như cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên, tuy nhiên việc tính toán cốt thép cho cấu kiện này khá phức tạp Bài viết sẽ tập trung vào việc tính toán cốt thép cho cột trong trường hợp chịu nén lệch tâm phẳng theo từng phương Sau khi hoàn tất, sẽ tiến hành kiểm tra lại lượng cốt thép đã tính cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên.

5.6.1 Chọn nội lực để tính toán cốt thép cột khung trục 2

Nội lực cột chỉ lấy tại tiết diện 2 đầu cột Tính cốt thép cho cột theo 2 phương X và

Y Từ các tổ hợp nội lực đã xác định như trên, ta chọn ra 3 cặp nội lực của cột trên mỗi phương như sau: (Nmax – Mtư ), (Mmax – Ntư ) và (Mmin – Ntư)

Trong quá trình thiết kế cột, cần tính toán cốt thép dựa trên cặp nội lực tối đa (Nmax – Mtư) và sau đó kiểm tra với hai cặp nội lực khác Đối với cột, việc thay đổi cốt thép được thực hiện ba lần để đảm bảo tính chính xác và an toàn của kết cấu.

Trong quá trình thi công, thép sẽ được tính toán dựa trên các tầng của công trình Cụ thể, lần 1 sẽ tính cho hầm và tầng 1, lần 2 cho các tầng từ 2 đến 5, và lần 3 cho các tầng từ 6 đến 10 Đối với các tầng có tiết diện cột khác nhau, thép sẽ được tính toán riêng cho từng tầng, và thép của tầng có tiết diện lớn hơn sẽ được sử dụng để bố trí cho các tầng khác.

Kết quả chọn nội lực tính toán cốt thép cột trình bày trong bảng 5.12 và 5.13

Bảng 5.12: Kết quả chọn nội lực cột 2 – D theo 2 phương X và Y

Taàng N max M tử M max N tử M min N tử

Bảng 5.13: Kết quả chọn nội lực cột 2 – C theo 2 phương X và Y

Taàng N max M tử M max N tử M min N tử

5.6.2 Tính toán cốt thép dọc cho cột khung trục 2 (trường hợp cột chịu nén lệch tâm theo mỗi phương)

Cột khung trục 2 được tính toán theo trường hợp cấu kiện chịu nén lệch tâm (bố trí thép đối xứng trên mỗi phương).Trình tự tính toán như sau:

- Tính độ mảnh của cột: = l0/h;

- Xác định độ lệch tâm do lực e01 = M/N, độ lệch tâm ngẫu nhiên e0nn, từ đó tính được độ lệch tâm tính toán e0 = e01 + e0nn;

- Tính chiều cao vùng nén x: x = N/(Rnb);

- Trường hợp lệch tâm lớn x < 0h0 :

 Giả thiết hàm lượng cốt thép dọc , tính hệ số uốn dọc  Nếu  < 8 thì

= 1, không cần xét đến hiện tượng từ biến và uốn dọc.

 Nếu x ≥ 2a’, tính diện tích cốt thép đối xứng (với N = Rnbx):

 Nếu x < 2a’, tạm thời bỏ qua cốt thép nén, tính: o 2

F Ne a a   (5.5) o Lấy Fa = Fa’ = min (Fa1, Fa2).

- Trường hợp lệch tâm bé x > 0h0:

 Giả thiết hàm lượng cốt thép dọc , tính hệ số uốn dọc 

 Tính lại chiều cao vùng nén x: o Nếu e0 > 0.2h0: x = 1.8(e0gh – e0) + 0h0 (5.6) o Nếu e0 < 0.2h0: 0 0

( e h h h x     (5.7) o Tính diện tích cốt thép chịu nén nhiều:

 (5.8) o Nếu e0 < 0.9h0 thì tích diện tích cốt thép chịu nén ít Fa:

  (5.9) o Nếu e0 ≥ 0.9h0 thì tích diện tích cốt thép chịu kéo Fa theo giá trị tối thiểu Fa =minbho.( min = 0.05%) o Lấy Fa = Fa’ = max (Fa, Fa’)

Sau khi tính toán Fa, cần xác định lại hàm lượng cốt thép Fa’ và so sánh với giá trị giả thiết ban đầu Nếu sai biệt giữa hai giá trị không vượt quá 5%, kết quả tính sẽ được chấp nhận Ngược lại, nếu không thỏa mãn, cần điều chỉnh lại giá trị giả thiết  và lặp lại quá trình tính toán cho đến khi sai biệt giữa hai lần tính toán về giá trị  không vượt quá 5%.

Giá trị diện tích cốt thép chọn phải thoả điều kiện:  min ≤≤max

Trình tự giải bài toán cột chịu nén lệch tâm được thể hiện trong lưu đồ sau:

Chọn và bố trí thép

Thỏa Lệch tâm lớn Thỏa th a

Hình 5.13: Lưu đồ tính toán cốt thép đối xứng cho cột chịu nén lệch tâm

 e – khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc lệch tâm đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo, e = e0 + 0.5h – a; (5.10)

 e’ – khoảng cách từ điểm đặt của lực dọc lệch tâm đến trọng tâm của cốt thép chịu nén, e’= e0 - 0.5h + a’; (5.11)

 Độ lệch tâm tính toán: e0 = e01 + e0nn; (5.12)

 Độ lệch tâm do lực: e01 = M/N; (5.13)

 Độ lệch tâm ngẫu nhiên e0nn không nhỏ hơn h/25 và 2 cm đối với cột và tấm có chiều dày từ 25 cm trở lên

Lựa chọn đặc trưng vật liệu để tính toán cột như bảng 5.14

Bảng 5.14: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

R n (daN/cm 2 )R k (daN/cm 2 ) E b (daN/cm 2 ) α 0 R a (daN/cm 2 ) R a' (daN/cm 2 )E a (daN/cm 2 )

Bê tông mác 250 Cốt thép CIII

Kết quả tính toán cốt thép dọc cho cột trục 2 (cột 2 – D và cột 2 – C) được trình bày từ bảng 5.15 đến bảng 5.18

Bảng 5.15: Tính toán cốt thép đối xứng theo phương X cho cột 2 – D

Haàm - 1 2.52 0.70 0.70 0.65 3.60 0.4 782.6 2.05 32.05 97.21 35.75 LTB! 66.78 27.95 36.95 2-3 2.52 0.70 0.70 0.65 3.60 0.6 649.5 2.09 32.09 80.68 35.75 LTB! 66.72 27.91 17.57 4-5 2.52 0.60 0.60 0.55 4.20 0.3 512.1 2.05 27.05 74.22 30.25 LTB! 56.77 22.95 18.78 6-7 2.52 0.60 0.60 0.55 4.20 0.0 377.3 2.01 27.01 54.67 30.25 LTB! 56.83 22.99 1.65 8-10 2.52 0.40 0.40 0.35 6.30 0.4 242.5 2.15 17.15 52.72 19.25 LTB! 36.55 12.85 12.31

N (T) e 0 (cm) e (cm) x (cm) α 0 h 0 Taàng l 0 (cm)

Bảng 5.16: Tính toán cốt thép đối xứng theo phương Y cho cột 2 – D

Bảng 5.17: Tính toán cốt thép đối xứng theo phương X cho cột 2 – C

Bảng 5.18: Tính toán cốt thép đối xứng theo phương Y cho cột 2 – C

Haàm - 1 2.52 0.50 0.50 0.45 5.04 4.5 398.4 3.13 23.13 69.29 24.75 LTB! 45.04 26.87 23.23 2-3 2.52 0.50 0.50 0.45 5.04 13.6 331.9 6.10 26.10 57.72 24.75 LTB! 40.33 33.90 19.88 4-5 2.52 0.50 0.50 0.45 5.04 13.4 269.9 6.96 26.96 46.94 24.75 LTB! 38.96 23.04 10.69 6-7 2.52 0.50 0.50 0.45 5.04 13.9 208.6 8.65 28.65 36.27 24.75 LTB! 36.28 21.35 2.55 8-10 2.52 0.40 0.40 0.35 6.30 9.9 147.9 8.70 23.70 32.16 19.25 LTB! 25.73 6.30 8.10 α 0 h 0 Taàng l 0 (cm)

NỀN MÓNG

Tiêu đề	Thiết Kế Chung Cư Quang Trung
Tác giả	Lại Trọng Tuấn
Người hướng dẫn	ThS. Khổng Trọng Toàn
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kỹ Sư Xây Dựng
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2006
Thành phố	Thành Phố

Định dạng
Số trang	211
Dung lượng	5,27 MB