THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
HÌNH 2.1 MẶT BẰNG BỐ TRÍ DẦM SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Phân loại ô sàn và chọn sơ bộ chiều dày sàn
Sàn liên kết với dầm giữ được xem là ngàm, trong khi sàn không có dầm dưới thì được coi là tự do Nếu sàn kết nối với dầm biên, nó được xem là khớp; tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, cần lấy cốt thép ở biên ngàm để bố trí cho biên khớp Khi dầm biên có kích thước lớn, nó có thể được xem là ngàm.
1 l 2 l Bản chủ yếu làm việc theo phương cạnh bé: Bản loại dầm
1 l 2 l Bản làm việc theo cả hai phương: Bản kê bốn cạnh
Trong đó : l1-kích thước theo phương cạnh ngắn l2-kích thước theo phương cạnh dài
Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: hb = Dxl m Trong đó: l: là cạnh ngắn của ô bản;
D= 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng Chọn D=1 m= 30 35 với bản loại dầm m= 40 45 với bản kê bốn cạnh
Dựa trên kích thước, cấu tạo, liên kết và tải trọng tác dụng, ô bảng được phân loại thành nhiều loại khác nhau Tham khảo “BẢNG 2.1 PHÂN LOẠI Ô SÀN TẦNG 2” trong phụ lục để biết thêm chi tiết.
Cấu tạo sàn như hình sau:
HÌNH 2.2 Cấu tạo sàn tầng điển hình
Ta có bảng tính tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán sau:
(Tham khảo “BẢNG 2.2 Tải sàn dày 90mm” và “BẢNG 2.3 Tĩnh tải các ô sàn tầng 2” – PHỤ LỤC)
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, ta có bảng tính hoạt tải sàn tầng điển hình:
(Tham khảo “BẢNG 2.4 HOẠT TẢI CÁC Ô SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH” – PHỤ LỤC)
Vật liệu sàn tầng điển hình
- Bêtông B25 có: Rb = 14,5 (MPa) = 145 (daN/cm 2 )
- Cốt thép ≤ 8: dùng thép CI có: RS = RSC = 225 (MPa) = 2250 (daN/cm 2 )
- Cốt thép ≥ 10: dùng thép CII có: RS = RSC = 280 (MPa) = 2800 (daN/cm 2 )
Xác định nội lực trong các ô sàn
Ta tách thành các ô bản đơn để tính nội lực
Nội lực trong sàn bản dầm
Cắt dãy bản rộng 1m và xem như là một dầm:
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm q = (g+p).1m (daN/m)
Tuỳ thuộc vào liên kết cạnh bản mà các sơ đồ tính đối với dầm
Kết quả tính toán thép cho sàn ô sàn bản kê 4 cạnh được tham khảo từ “BẢNG 2.5 Bảng tính toán thép” trong phụ lục Đối với bản sàn loại dầm, có thể tham khảo “BẢNG 2.6 Bảng thép sàn và dầm” cũng trong phụ lục.
- Vữa xi măng lót dày 20mm
- Vữa trát trần dày 15mm
- Các lớp khác (trần, thiết bị kỹ thuật…)
TÍNH TOÁN THANG BỘ
HÌNH 3.1 CẦU THANG VÀ CÁC LỚP VẬT LIỆU
Ta tính toán cầu thang bộ cho tầng 2 Với chiều cao tầng là 3,6 m
Cầu thang 2 vế bằng BTCT đổ tại chổ, bậc lát đá Granit
Góc nghiêng của cầu thang tg α= ℎ
Sơ bộ tiết diện các cấu kiện:
-B? C LÁT ÐÁ GRANIT DÀY 20-L? P V? A LÓT DÀY 20-B? C THANG XÂY G? CH Ð? C-L? P V? A LIÊN K? T DÀY 20-B? N THANG BTCT DÀY 100-L? P V? A TRÁT DÀY 15
25 30 25 30 h b = L = = mm (L0: nhịp tính toán của bản thang)
− Chọn sơ bộ kích thước các dầm cầu thang:
=> Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới: b x h = 200 x 300 (mm x mm)
− Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cốn thang:
Do cốn thang chịu tải trọng nhỏ nên kích thước tiết diện ngang lấy: bc = (100 ÷ 150)mm; hc = (250 ÷ 300)mm
=> Ta chọn kích thước cốn thang như sau: bc x hc = 100 x 300 (mm x mm)
Phân tích kết cấu cầu thang cho thấy ô1 có bốn cạnh bản thang liên kết với vách cứng, cốn C1, dầm chiếu nghỉ DCN1 và dầm chiếu tới DCT Tương tự, ô2 cũng có bốn cạnh bản thang liên kết với tường, cốn C2, dầm chiếu nghỉ DCN1 và dầm chiếu tới DCT Ở ô4, bốn cạnh bản chiếu nghỉ liên kết với tường, vách cứng, dầm chiếu nghỉ DCN1 và dầm chiếu nghỉ DCN2 Dầm chiếu nghỉ DCN1 được hỗ trợ bởi một đầu gối lên vách cứng và một đầu gối lên tường, trong khi dầm chiếu nghỉ DCN2 có một đầu gối lên cột và một đầu gối lên vách cứng Dầm chiếu tới DCT có hai đầu gối lên dầm khung, và cốn C có một đầu gối lên dầm chiếu nghỉ DCN1 và một đầu gối lên dầm chiếu tới DCT.
Xác định tải trọng và tính bản cầu thang
= - Lớp vữa XM liên kết dày 20: g4 = n.. = 1,3.1600.0,02= 41,6 (daN/m 2 )
1,1.2500.0,1 275 daN m2 g = n = - Lớp vữa trát dày 15:
1, 3.1600.0, 015 31, 2 daN m2 g = n = Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản thang:
628, 75 N m2 tt bt g g g g g g da g = + + + + + Hoạt tải
Hoạt tải phân bố trên mặt bằng theo công năng sử dụng:
1, 2.300 = 360 daN m tt tc p bt =n p ▪ Tổng cộng:
Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1m 2 bản thang:
( 2 ) cos 628, 75 360.0, 894 950, 59 daN m tt tt tt bt bt bt q = g + p = + =
Tổng tải trọng tác dụng vuông góc lên 1m 2 bản thang là:
Bản thang được kê 2 đầu lên dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ L1 50 mm
Kích thước cạnh bản tính theo phương nghiêng : 2 3000 3355
Xét tỉ số: L2/L1 = 3355/1350 = 2,5 > 2 => Bản loại dầm
Trong thiết kế kết cấu, khi chiều dài của dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ đạt 100 d, cần xem xét mối liên kết giữa bản thang và các dầm này là liên kết ngàm Đồng thời, liên kết giữa bản thang với tường và dầm cốn được xác định là liên kết khớp.
Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính và xem như một dầm đơn giản 2 đầu khớp
HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH NỘI LỰC BẢN THANG
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm
(Tham khảo “BẢNG 3.1 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
_ Thép mũ : Chọn thép cấu tạo 8a200
Tĩnh tải o Lớp đá Granite dày 20: g1 = n.γ.δ = 1,1.2800.0,02 = 61,6 (daN/m 2 ) o Lớp vữa lót: g2 = n.γ.δ = 1,3.1600.0,02 = 41,6 (daN/m 2 ) o Lớp bản BTCT: g3 = n.γ.δ = 1,1.2500.0,1 = 275 (daN/m 2 ) o Lớp vữa trát mặt dưới: g4 = n.γ.δ = 1,3.1600.0,015 = 31,2 (daN/m 2 )
=> Tổng tải trọng theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản chiếu nghỉ: q tt = g + p = 409,4 + 360 = 769,4 (daN/m 2 )
Sàn chiếu nghỉ cần được tính toán dựa trên sơ đồ bản loại dầm, với việc cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn để xem như một dầm đơn giản có hai đầu khớp Chiều cao của dầm được xác định là h = hb = 0,1m.
HÌNH 3.3 SƠ ĐỒ TÍNH BẢN CHIẾU NGHỈ Moment dương lớn nhất ở giữa nhịp:
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm
(Tham khảo “BẢNG 3.2 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
_ Thép mũ : Chọn thép cấu tạo 8a200
− Trọng lượng phần bê tông:
− Trọng lượng phần vữa trát:
− Trọng lượng lan can tay vịn: g 3 =1, 2.306 (daN m/ )
− Do ô bản thang truyền vào:
Vậy, tổng tải trọng phân bố đều lên cốn thang theo phương thẳng đứng: qc = 55 + 15,6 + 36 + 573,6 = 680,2 (daN/m)
HÌNH 3.4 SƠ ĐỒ TÍNH CỐN THANG Nhịp tính toán: Lc = 3 / 0,894 = 3,35m
Tính toán cốt thép dọc
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm
(Tham khảo “BẢNG 3.3 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
=> Giả thuyết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, n = 1 nhánh o Ở gối: s = 150mm o Ở nhịp: s = 150mm
− Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Qmax < k0.φw1.φb1.Rb.b.h0
Với: k0 = 0,3 α = Es / Eb = 210000 / 27000 = 7,78 μw = Asw / (b.s) = (1.28,3) / (100.150) = 0,00188 φw1 = 1 + 5.α.μw = 1 + 5.7,78.0,00188 = 1,07 < 1,3 φb1 = 1 – β.Rb = 1 – 0,01.14,5 = 0,855
Vậy, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính
Diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai, ký hiệu là Asw, được đặt trong mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng Chiều rộng của tiết diện chữ nhật được ký hiệu là b, trong khi khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện được ký hiệu là s Hệ số φb1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông, với giá trị β là 0,01 cho bê tông nặng Cuối cùng, hệ số φw1 thể hiện ảnh hưởng của cốt đai được đặt vuông góc với trục cấu kiện.
− Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai: Qmax < φb3.(1 + φn + φf).Rbt.b.h0
Với: φb3 = 0,6, đối với bê tông nặng
n: hệ số xét đến ảnh hưởng của lực nén dọc trục, ở đây không có lực dọc n = 0
Hệ số f được áp dụng cho tiết diện chữ T và chữ I khi cánh nằm trong vùng nén Tuy nhiên, khi tính toán lực cắt, chỉ cần xem xét lực cắt tại gối, do đó cánh sẽ nằm trong vùng kéo, dẫn đến f = 0.
Bê tông có khả năng chịu cắt mà không cần tính toán cốt đai, chỉ cần bố trí theo cấu tạo Đối với cốt đai 1 nhánh, chọn thanh thép có đường kính 6mm với diện tích mặt cắt as = 28,3mm² Khoảng cách cấu tạo được xác định dựa trên chiều cao dầm h = 300mm.
(tại tiết diện giữa nhịp L/4 3L/4)
=> Vậy chọn khoảng cách cốt đai: o Tại tiết diện gối: stk = sct = 150mm o Tại tiết diện giữa nhịp: stk = sct = 150mm
Tính dầm chiếu nghỉ D CN1
Kích thước dầm chiếu nghỉ (bxh)= 200mm x 300mm
Chiều dài tính toán của dầm DCN1 lấy bằng L=3,6 m
− Trọng lượng phần bê tông:
− Trọng lượng phần vữa trát:
− Do bản chiếu nghỉ Ô3 truyền vào:
− Trọng lượng tường phía trên truyền lên dầm:
Hệ số độ tin cậy được xác định là nt = 1,1 Trọng lượng tiêu chuẩn của 1m² tường, theo sổ tay kết cấu công trình, được quy định cho tường 200 xây gạch ống là gt tc = 330 (daN/m²).
St: diện tích của mảng tường trên dầm đang xét
Ld: chiều dài của dầm đang xét
Vậy, tổng tải trọng phân bố đều lên dầm D3 là:
Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ như 1 dầm đơn giản với 2 đầu là khớp:
HÌNH 3.5 BIỂU ĐỒ MOMEN, LỰC CẮT DẦM CHIẾU NGHỈ DCN1
Tính toán cốt thép dọc
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm
(Tham khảo “BẢNG 3.4 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
Cốt thép lớp trên bố trí theo cấu tạo 212
Tính toán cốt thép đai
Tính toán tương tự cốn thang
Tính dầm chiếu nghỉ D CN2
Kích thước dầm chiếu nghỉ DCN2 (bxh)= 200mm x 300mm
Chiều dài tính toán của dầm DCN2 lấy bằng L=3,6 m
Trọng lượng phần bê tông: g1= n γ.b.(hd-hb) = 1,1.2500 0,2.(0,3-0,1)0 (daN/m)
Trọng lượng phần vữa trát: g2=n γ.δ.(b+2hd-2hb)= 1,3.1600.0,015.(0,2+2.0,3-2.0,1),72(daN/m)
Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào, quy về lực phân bố đều:
2 2 b q = q l = Tải trọng tập trung do cốn C1, C2 truyền vào:
Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ D2:
HÌNH 3.6 BIỂU ĐỒ MOMENT, LỰC CẮT DẦM CHIẾU NGHỈ DCN2
Tính toán cốt thép dọc
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm q
(Tham khảo “BẢNG 3.5 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
Cốt thép lớp trên bố trí theo cấu tạo 212
Tính toán cốt thép đai
Tương tự phần tính toán của cốn thang
Vậy, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính
− Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai: Qmax < φb3.(1 + φn + φf).Rbt.b.h0
=> φb3.(1 + φn + φf).Rbt.b.h0 = 0,6.10.5.20.27 = 3402 (daN) > Qmax = 2620 (daN) Vậy, bê tông đủ khả năng chịu cắt, chỉ cần bố trí theo cấu tạo
Bố trí cốt đai 6a150 ở 1/4 nhịp 2 đầu dầm
Bố trí cốt đai 6a200 ở đoạn giữa nhịp
Tính dầm chiếu tới D CT
Kích thước dầm chiếu tới (bxh)= 200mm x 300mm
Chiều dài tính toán của dầm DCT lấy bằng L=3,6 m
Trọng lượng phần bê tông: g1= n.γ.b.(hd-hb) = 1,1.2500 0,2.(0,3-0,1)0 (daN/m)
Trọng lượng phần vữa trát: g2= n.γ.δ.(b+2hd-2hb)= 1,3.1600.0,015.(0,2+2.0,3-2.0,1),72(daN/m)
Tải trọng do bản chiếu tới (Ô sàn S14) truyền vào, quy về lực phân bố đều:
= l = Tải trọng tập trung do cốn C1, C2 truyền vào:
Sơ đồ tính dầm chiếu tới:
HINH 3.7 BIỂU DỒ MOMENT, LỰC CẮT DẦM CHIẾU TỚI DCT
Tính toán cốt thép dọc
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm
(Tham khảo “BẢNG 3.6 Tính toán cốt thép” – PHỤ LỤC)
Cốt thép lớp trên bố trí theo cấu tạo 212
Tương tự phần tính toán của cốn thang q
TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 2
Hệ kết cấu chịu lực và phương pháp tính toán:
Hệ kết cấu chịu lực:
Sau khi phân tích các ưu điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của từng loại kết cấu chịu lực, chúng tôi đã quyết định chọn hệ kết cấu khung-lõi cho công trình.
Phương pháp tính toán hệ kết cấu: Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng phần mềm tính kết cấu ETABS 9.7.1
Sơ bộ chọn các kích thước kết cấu cho công trình:
Sơ bộ chọn kích thước sàn
+ Chọn chiều dày bản theo công thức: h d D L m
Chiều dày sàn đã chọn ở phần tính sàn là h d = 9 cm
Sơ bộ chọn kích thước dầm
(Tham khảo “BẢNG 4 1 Sơ bộ chọn tiết diện dầm ngang”; “BẢNG 4.2 Sơ bộ chọn tiết diện dầm dọc” và “BẢNG 4.3 Sơ bộ chọn tiết diện dầm phụ” – PHỤ LỤC)
Chọn dầm ban công với kích thước 200 x 600 mm giúp tăng độ cứng và khả năng chịu lực cho công trình, đặc biệt khi dầm có chiều cao lớn.
HÌNH 4.1 MẶT BẰNG DẦM TẦNG 2-15
Sơ bộ chọn kích thước cột: a) Chiều dài và chiều dài tính toán cột
Chiều dài tính toán của cột kí hiệu là lo, được xác định dựa trên sơ đồ biến dạng của cột Chiều dài này tương ứng với chiều dài bước sóng khi cột mất ổn định do hiện tượng uốn dọc.
Lo = ψl Ψ là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng, cũng tức là phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cột b) Tiết diện cột
Việc chọn hình dáng, kích thước, tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công:
Kích thước tiết diện cột được xác định trong giai đoạn thiết kế cơ sở, thường dựa vào kinh nghiệm thiết kế và các kết cấu tương tự Ngoài ra, cũng có thể tính toán sơ bộ dựa trên lực nén N được xác định gần đúng Diện tích tiết diện cột được tính bằng công thức A = t × b.
- Rb: cường độ tính toán về nén của bê tông, với bêtông có cấp độ bền là B25 thi
- kt: hệ số xét đến ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh của cột:
• Với cột biên ta lấy kt = 1,3
• Với cột trong nhà ta lấy kt = 1,2
• Với cột góc nhà ta lấy kt = 1,5
❖ N: lực nén được tính toán gần đúng như sau:
HÌNH 4.2 SƠ BỘ TRUYỀN TẢI CỦA SÀN VỀ CỘT + mS: số sàn phía trên tiết diện đang xét
+ FS: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
Tải trọng tương đương (q) được tính trên mỗi mét vuông mặt sàn, bao gồm cả tải trọng thường xuyên và tạm thời từ bản sàn, cùng với trọng lượng của tường, dầm và cột, được phân bố đều trên sàn Giá trị của q thường được xác định dựa trên kinh nghiệm thiết kế.
(Tham khảo “BẢNG 4.4 Sơ bộ chọn tiết diện cột tầng 1-8” – PHỤ LỤC)
HÌNH 4.3 MẶT BẰNG CỘT TẦNG 1-16 Chọn sơ bộ tiết diện lõi thang máy:
Chiều dày thành vách t được chọn theo điều kiện sau: t
Trong đó, H= 4200: chiều cao lớn nhất của tầng
Chọn chiều dày vách là 300mm
Tải trọng tác dụng vào công trình và nội lực:
Cơ sở xác định tải trọng tác dụng
Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cứ Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động 2737-1995:
Trình tự xác định tải trọng
❖ Tĩnh tải tác dụng lên sàn
* Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn Trọng lượng phân bố đều các lớp sàn cho trong bảng sau:
Tĩnh tải sàn các tầng:
(Tham khảo “BẢNG 4.5 Tĩnh tải sàn nhà ” – PHỤ LỤC)
(Khi tính tải trọng không cộng Bản BTCT vào vì ETAB đã tính với hệ số vượt tải là 1,1)
(Tham khảo “BẢNG 4.6 Tĩnh tải sàn mái” – PHỤ LỤC) (Khi tính tải trọng không cộng Bản BTCT vào vì ETAB đã tính với hệ số vượt tải là 1,1)
Công thức qui đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn : tt g t-s= t c t t t v v v c c c i
2) Để tính tải trọng do tường xây truyền lên sàn ta chia ô sàn thành các ô như sau:
HÌNH 4.4 MẶT BẰNG PHÂN CHIA Ô SÀN TẦNG 1
❖ Đối với sàn tầng 1 (chỉ có ô S5, S2, S7 có tường)
(Tham khảo “BẢNG 4.7 Tĩnh tải các ô sàn tầng 1” – PHỤ LỤC)
HÌNH 4.5 MẶT BẰNG PHÂN CHIA Ô SÀN TẦNG 2-15
❖ Đối với sàn tầng 2-15 ( chỉ có ô S3, S4, S12 có tường)
(Tham khảo “BẢNG 4.8 Tĩnh tải các ô sàn tầng 2-15” – PHỤ LỤC)
HÌNH 4.6 Mặt bằng phân chia ô sàn tầng 16 (thượng)
❖ Đối với sàn tầng 16 (tầng thượng) các ô sàn không có tường xây trên sàn, có 2 loại ô sàn là ô sàn nhà và ô sàn mái
(Tham khảo “BẢNG 4.9 Tĩnh tải các ô sàn tầng 16” – PHỤ LỤC)
❖ Tĩnh tải tác dụng lên dầm:
*Trọng lượng bản thân dầm :
Trọng lượng phần bê tông :
Khai báo hệ số trọng lượng bản thân bằng 1,1 để phần mềm tự tính
*Kết quả tính toán tải trọng do trọng lượng lớp vữa của dầm ở bảng “BẢNG 4.10 Trọng lượng phần vữa trát của các dầm” – PHỤ LỤC
+ Đối với mảng tường có cửa thì tải trọng tường cửa được truyền xuống dầm
Tĩnh tải do trọng lượng tường, cửa tác dụng lên dầm
Tường ngăn xây bằng gạch có g = 1500 (daN/m 3 ), mỗi bức tường cộng thêm 1,5 cm vữa trát (mỗi bên) : có v 00 (daN/m 3 )
Công thức qui đổi tải trọng tường, cửa, kính trên dầm về tải trọng phân bố trên dầm : g tt =(S -S ).(n δ γ +2.n δ γ )+n S γ t c t t t v v v c c c l d (daN/m) ld : chiều dài dầm
Bản vẽ bố trí dầm được thể hiện như các hình sau:
HÌNH 4.7 Mặt bằng bố trí dầm tầng 1
HÌNH 4.8 Mặt bằng bố trí dầm tầng 2-15
Mặt bằng bố trí dầm tại tầng 16 được thể hiện trong Hình 4.9, với thông tin chi tiết về tải trọng tường phân bố trên dầm ở các tầng khác nhau được tham khảo từ Bảng 4.11 cho tầng 1, Bảng 4.12 cho tầng 2-15 và Bảng 4.13 cho tầng mái trong phần phụ lục.
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.Mục 4.3.4 có nêu khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần được phép giảm như sau:
Ta có bảng tính hoạt tải sàn tầng:
(Tham khảo “BẢNG 4.14 Hoạt tải các ô sàn tầng 1”; “BẢNG 4.15 Hoạt tải các ô sàn tầng 2-15” và “BẢNG 4.16 Hoạt tải các ô sàn tầng thượng” – PHỤ LỤC)
+ Ở sàn mái, bao gồm các ô mái không sử dụng Ô mái bằng bê tông cốt thép, lấy p tc u (daN/m 2 ): p tt = 1,3.75 = 97,5(daN/m 2 )
(Tham khảo “BẢNG 4.17 Tải trọng gió tĩnh tác dụng lên các mức sàn” – PHỤ LỤC)
Công trình có chiều cao 53,7 m > 40m, nên phải tính thành phần động của tải trọng gió
+ Thiết lập sơ đồ tính toán động lực:
- Giá trị khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng khối lượng của các kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí…
HÌNH 4.18: Sơ đồ tính toán gió động của công trình + Xác định các đặc trưng động lực:
Lập mô hình kết cấu trong ETABS
Gán đầy đủ các đặc trưng hình học (đặc trưng vật liệu, tiết diện sơ bộ, ) lên mô hình
Tiến hành chất tải lên mô hình, gồm tĩnh tải (TT) và hoạt tải (HT)
Khai báo khối lượng tham gia tính dao động bao gồm: KL = TT 0,5.HT
1,1+ 1,2 + Trình tự thao tác trên phần mềm ETABS 9.7.1
Chọn hệ đơn vị cho bài toán: Dùng hệ đơn vị kN-m
❖ Khai báo đặc trưng vật liệu:
Sử dụng bêtông B25 để thiết kế cho tất cả các cấu kiện
Vào Define/Material Properties/Add New Material
Với bêtông B25, các dữ liệu về đặc trưng vật liệu khai báo vào chương trình Etabs v9.7.1 như sau:
(Tham khảo “Bảng 4.18 Đặc trưng vật liệu” – PHỤ LỤC)
❖ Khai báo tiết diện hình học:
+Khai báo các phần tử dầm:
Vào Define/Frame Sections/Add Rectangular
(Tham khảo “BẢNG 4.19 Khai báo tiết diện dầm” – PHỤ LỤC)
+Khai báo các phần tử cột :
Vào Define/Frame Sections/Add Rectangular
(Tham khảo “BẢNG 4.20 Khai báo phần tử cột” – PHỤ LỤC)
+Khai báo phần tử vách và sàn:
Vào Define/Wall-Slab-Deck Section
(Tham khảo “BẢNG 4.21 Khai báo phần tử sàn, vách” – PHỤ LỤC) y ji y 1i h n h j m 1 m j m n y ni
HÌNH 4.10 Mô hình công trình với phần mềm etabs 9.7.1
Chọn sàn và thực hiện việc gán tĩnh tải cùng với hoạt tải; lưu ý rằng giá trị tĩnh tải không bao gồm trọng lượng của bản thân kết cấu (Tải trọng được lấy từ phần tính toán tải trọng).
❖ Gán điều kiện biên cho kết cấu:
Gán liên kết ngàm ở các vị trí móng: Vào Assign/Joint/Point/Restraints Chọn liên kết ngàm
Chọn các sàn: vào Assign/shell-Area/Area Object Mesh Options
Chọn chế độ chia tự động với các khoảng chia cực đại là 1m
HÌNH 4.11 CÁCH CHIA NHỎ PHẦN TỬ SÀN VÀ VÁCH
❖ Thực hiện tính toán: chạy chương trình
Từ kết quả phân tích của chương trình tính toán ta có các Mode dao động, gió động được tính theo TCVN 229:1999
❖ Xuất kết quả tính tải trọng gió động
Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động do tải trọng gió tác động lên phần thứ j của công trình, với độ cao zj, tương ứng với dạng dao động riêng thứ i, được xác định qua công thức cụ thể.
W p : lực, đơn vị tính toán của WFj trong công thức xác định hệ số i (daN hoặc KN)
Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j được ký hiệu là MJ Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, ký hiệu là i, là một đại lượng không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động, có thể xác định thông qua việc tra cứu đồ thị.
= f n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, n =1,2
Giá trị của áp lực gió được đo bằng đơn vị N/m², trong khi tần số dao động riêng thứ i được ký hiệu là fi Dịch chuyển ngang tỷ đối của trọng tâm phần công trình j theo dạng dao động thứ i được biểu thị bằng yji và không có thứ nguyên.
Để xác định hệ số ψi trong biểu đồ dao động, cần chia công trình thành n phần, trong đó tải trọng gió được coi là không đổi trong phạm vi mỗi phần.
Công thức xác định hệ số ψi là : 1
❖ Tính thành phần gió động theo phương X
+ Các dạng dao động theo phương XOZ:
(Tham khảo “BẢNG Các dạng dao động theo XOZ” – PHỤ LỤC) Tính toán gió động phương X với dạng dao động đầu tiên ( MODE1)
+ Xác định thành phần động của tải trọng gió với dạng dao động đầu tiên:
Xác định hệ số tương quan không gian với dạng dao động đầu tiên:
Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ZOY, bề rộng đón gió là hình chữ nhật, ta có: ρ=0.4L=0,4.19,5=7,8 m, χ=HS,7 m
Từ bảng 4 (TCXD 229-1999) ta có υ1= 0,779
Từ ε và tra đồ thị bằng phép nội suy ứng với đường cong 1 (Hình 2 TCVN 229:1999) tìm được hệ số động lực ξ= 1,82
HÌNH 4.13 Đồ thị dao động Với kết quả tính toán ở phần gió tĩnh ta có: tt j
Để xác định hệ số ψi, cần chia công trình thành n phần, trong đó tải trọng gió được coi là không đổi trong mỗi phần Tham khảo “BẢNG 4.22 Bảng tính toán wfj theo phương x” – PHỤ LỤC để có thêm thông tin chi tiết.
Công thức xác định hệ số ψi là : 1
(Tham khảo “BẢNG 4.23 Tổng hợp kết quả tính toán gió động với dạng đầu tiên theo phương x” – PHỤ LỤC)
(1) Tính thành phần gió động theo phương Y:
+ Các dạng dao động theo phương YOZ:
(Tham khảo “BẢNG 4.24 Các dạng dao động theo phương YOZ” – PHỤ LỤC)
Tính toán gió động phương Y với dạng dao động đầu tiên (MODE1)
+ Xác định thành phần động của tải trọng gió với dạng dao động đầu tiên:
Xác định hệ số tương quan không gian với dạng dao động đầu tiên:
Với mặt phẳng toạ độ cơ bản song song với bề mặt tính toán ZOX, bề rộng đón gió là hình chữ nhật, ta có: ρ=D7,5 m, χ=HS,7 m
Từ bảng 4 (TCXD 229-1999) ta có υ1= 0,646
Từ ε và tra đồ thị bằng phép nội suy ứng với đường cong 1 (Hình 2 TCVN 229:1999) tìm được hệ số động lực ξ= 1,736
HÌNH 4.14 ĐỒ THỊ DAO ĐỘNG Với kết quả tính toán ở phần gió tĩnh ta có: tt j
(Tham khảo “BẢNG 4.25 Bảng tính toán wfj theo phương Y” – PHỤ LỤC)
Xác định hệ số ψi : xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong phạm vi mỗi phần có thể coi tải trọng gió là không đổi
Công thức xác định hệ số ψi là : 1
(Tham khảo “BẢNG 4.26 Tổng hợp kết quả tính toán gió động với dạng đầu tiên theo phương Y” – PHỤ LỤC) Xác định nội lực
Sử dụng phần mềm Etab 9.7.1 để tính toán nội lực Nhập tất cả các tải trọng đã tính toán ở phần trên vào chương trình để tính toán
(2) Các trường hợp tải trọng
+ Khai báo vào phần mềm các trường hợp tải trọng:
Biểu đồ momen của các trường hợp tải trọng:
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét sơ đồ tính khung trục 5 và quy trình tính toán cốt thép trong dầm khung Đối với mỗi dầm, nội lực được tính toán tại ba mặt cắt, bao gồm tại gối và nhịp Việc tính toán thép dầm chỉ tập trung vào giá trị cực đại và cực tiểu của momen cũng như lực cắt, do đó cần sử dụng tổ nội lực để thực hiện tính toán hiệu quả.
- Giá trị Mmax +, Mmin - để tính cốt thép dọc
- Giá trị Q max để tính cốt thép đai
Tham khảo các bảng trong phụ lục như “BẢNG 4.27” về kết quả tổ hợp nội lực dầm, “BẢNG 4.28” liên quan đến kết quả tính toán thép dầm, và “BẢNG 4.29” cung cấp thông tin về tổ hợp lực cắt dầm khung trục để có cái nhìn tổng quan và chi tiết về các yếu tố kỹ thuật trong thiết kế kết cấu.
Tính cốt treo dầm khung
Tính lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm khung
Tải trọng truyền từ dầm phụ lên dầm chính thành lực tập trung bao gồm:
+ Trọng lượng bản thân dầm phụ: P = b.h.γ.l /2 bt d (daN);
Tải trọng sàn được truyền lên dầm dưới dạng phân bố đều, sau đó được quy thành lực tập trung tác động lên dầm chính Kết quả tính toán tải trọng tập trung lên dầm khung trục 5 đã được xác định.
Lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính:
P1=P+G1=pdp.ld + gdp.ld=pb.l1+(godp+gsàn.l1).ldp
THIẾT KẾ MÓNG DƯỚI KHUNG TRỤC 5
Điều kiện địa chất công trình: Địa tầng:
Theo khảo sát, mực nước ngầm ổn định ở độ sâu -5,2 m so với mặt đất tự nhiên, và nước không gây ăn mòn cho vật liệu bê tông Địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống như sau:
(Tham khảo “BẢNG 5.1 Địa chất công trình” – PHỤ LỤC) Đánh giá nền đất:
Lớp 5 là lớp cát thô lẫn cuội sỏi chặt, nổi bật với khả năng chịu tải lớn và tính năng xây dựng tốt Đặc biệt, lớp đất này có độ biến dạng lún nhỏ và độ dày lớn, đáng tin cậy để làm nền móng cho các công trình.
Lựa chọn mặt cắt địa chất để tính móng
Trên mặt bằng, chỉ có các hố khoan được bố trí mà chưa đánh giá đầy đủ điều kiện địa chất dưới móng Tuy nhiên, có thể xem xét nền đất tại mọi vị trí của công trình có chiều dày và cấu tạo tương tự như mặt cắt địa chất điển hình, với các chỉ tiêu cơ lý đã được nêu.
Các loại tải trọng dùng để tính toán
Tải trọng tác dụng xuống móng công trình:
- Tải trọng gió (gió tĩnh và gió động)
+ Áp lực ngang lên tường tầng hầm (AL đất, AL thuỷ tĩnh)
- Móng của công trình được tính toán dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống móng của phương án kết cấu đã chọn bao gồm:
|MXmax|; MYtư; Ntư; QXtư; QYtư
MXtư; |MYmax|; Ntư; QXtư; QYtư
MXtư; MYTư; |N max |; QXtư; QYtư
- Tải trọng khung trục 2 ứng với cặp nội lực : MXtư; MYTư; |Nmax|; QXtư; QYtư.
(Tham khảo “BẢNG 5.3 Tải trọng tính toán” và “BẢNG 5.4 Tải trọng tiêu chuẩn” –
Từ bảng tổ hợp nội lực, chúng ta nhận thấy nội lực của các cột C21, C22, C27 và C28 gần giống nhau Để tối ưu hóa khối lượng tính toán và đơn giản hóa quá trình thi công, chỉ cần tính toán móng cho cột C21 và C22, trong khi các cột còn lại sẽ được thiết kế tương tự Điều này áp dụng cho móng khung trục 5A và 5B.
Thiết kế móng khung trục 5A (C21)(M1)
+ Bê tông cọc, đài cọc B25 có Rb = 145(daN/cm 2 ); Rbt = 10,5 (daN/cm 2 )
+ Cốt thép chủ dùng CII: Rs=Rsc(00 (daN/cm 2 ); Rsw"50(daN/cm 2 )
+ Cốt đai dùng CI : Rs=Rsc"50 (daN/cm 2 ); Rsw50(daN/cm 2 )
(Tham khảo “BẢNG 5.5 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN MÓNG M1.(ĐƠN VỊ KN-M)” và “BẢNG 5.6 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN MÓNG M1 (ĐƠN
Công trình có quy mô 16 tầng được thiết kế theo tiêu chuẩn TCXDVN 205-1998, với phương án sử dụng cọc nhỏ phù hợp với điều kiện địa chất và tải trọng tác dụng lên móng Kích thước tiết diện cọc được chọn là đường kính D = 500 mm, dẫn đến diện tích tiết diện cọc Ac là 0,1963 m².
Theo Điều 3.3.6 TCXD 205:1998 khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, hàm lượng cốt thép dọc trong cọc nên không nhỏ hơn 0.4%0.65%
Chọn 8ỉ16 cú As= 16,08cm 2 Độ chôn sâu của đáy đài được chọn theo công thức sau: hđ 2D+10 =2x50 +10 0(cm)
Chiều dài tính toán của cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc: Ltt = 30,5-(3,05+1,5) 25,95m
Kiểm tra chiều sâu chôn đài Điều kiện đối với móng cọc đài thấp h m 0 , 7 h min
= − Trong đó: $ o - góc nội ma sát của lớp đất từ đáy đài trở lên
(kN/m 3 ) - dung trọng của lớp đất từ đáy đài trở lên
Chọn diện tích đáy đài Fđài= 2,5 (m) x 2,5 (m)
Tính toán sức chịu tải của cọc
❖ Theo vật liệu làm cọc
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức:
Trong đó: φ là hệ số uốn dọc của cọc với móng cọc khoan nhồi không xuyên qua tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu) thì φ=1
Sức chịu tải của cọc phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng Hệ số điều kiện làm việc m1 là 0,85 khi đổ bê tông qua ống chuyển dịch thẳng đứng Đối với phương pháp thi công sử dụng bentonite, hệ số điều kiện làm việc m2 được xác định là 0,7.
Ra : Cường độ tính toán của cốt thép,với cốt thép nhóm CII có Rs= 280 Mpa
Fa: Diện tích tiết diện của cốt thép dọc As = 16,08 (cm 2 )
Rb : Cường độ chịu nén tính toán của bêtông cọc, với bê tông B25 có Rb
Fb: diện tích tiết diện ngang thân cọc (phần bê tông)
- Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải giới hạn của cọc theo công thức của Nhật Bản cho trong TCXD 205:1998
- Sức chịu tải cho phép của cọc:
: hệ số phụ thuộc phương pháp thi công cọc, = 15 cho cọc khoan nhồi
Na: chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong lớp cát thô lẫn cuội sỏi có N = 66
Chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc được xác định với các lớp cát khác nhau: lớp 2 cát pha có N=20, lớp 3 cát bụi với N=32, lớp cát hạt trung có chỉ số NE, và lớp cát thô lẫn cuội sỏi đạt N=5.
Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát (Ls) bao gồm các lớp cát khác nhau: lớp cát pha với chiều dài 6,0m (L2), lớp cát bụi 7,5m (L3), lớp cát hạt trung 8,0m (L4), và lớp cát thô lẫn cuội sỏi 4,0m (L5).
Lc (m): chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, cọc xuyên qua các lớp sét: sét pha (L1 = 1,65 m)
Ap =3.14x0,25 2 = 0,19625 m 2 : diện tích tiết diện mũi cọc
C: lực dính không thoát nước của đất theo SPT Lớp sét pha 1 có lực dính :
P =min(P ;P tk vl SPT )=min( 2129, 5 ( ) kN ;1825,6)25,6 (K N )
Vậy,sức chịu tải của cọc: P SPT = 1825,6(KN)
Xác định số lượng cọc và bố trí cọc
❖ Xác dịnh số lượng cọc
❖ Số lượng cọc xác định theo công thức: tt c
Hệ số kinh nghiệm β, có giá trị từ 1 đến 1,5, được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của mômen, tải trọng ngang và số lượng cọc trong đài Theo sách "Nền và Móng" của Th.S Lê Xuân Mai, giá trị β được chọn là 1,1.
+N o tt : lực dọc tính toán xác định tại đỉnh đài N o tt = 2495,53 (kN)
+ h : chiều sâu đặt đáy đài kể từ cốt mặt đài, h = 1,5m
Trị trung bình trọng lượng riêng của đài và đất trên các bậc đài được gọi là tb Tuy nhiên, do mặt trên đài tiếp xúc với sàn tầng hầm, nên hầu như không có đất, chỉ có bêtông.
❖ Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên đài:
N tt sb = n.Ađ.h.tb = 1,1.2,5.2,5.1,5x25 = 257,8 (KN)
❖ Xác định sơ bộ số lượng cọc: tt tt o sb c
Trong thực tế khi thiết kế, để đảm bảo sự làm việc hợp lý cho móng, ta chọn thực tế nc
HÌNH 5.1 Bố trí cọc trong móng M1
❖ Khoảng cách giữa các tim cọc 3d÷6d Chọn 3d0cm
❖ Khoảng cách từ tim cọc đến mép đài 0,7d =0,7.50= 35 cm Chọn 50 cm Kiểm tra lực tác dụng lên cọc
Kiểm tra cho trường họp tải trọng 3
Cọc chịu nén nên ta kiểm tra theo công thức sau: max min
Phản lực các đầu cọc được tính toán theo công thức như sau:
+ nc = 4 là số lượng cọc trong móng
+ x i , y i : khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài xi= 0,75 m; yi = 0,75 m
Mômen tính toán tại đáy đài quay quanh trục x-x
Mômen tính toán tại đáy đài quay quanh trục y-y
M y =M y tt Q h x tt m =3,334 15,53.1,5 26,63(+ = kN m ) tt tt
: tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài
4 + 2, 25 + 2, 25 2,67 (kN) Trọng lượng tính toán của cọc:
Kiểm tra lực truyền xuống cọc:
P max tt + P c = 802,67 140,05 + = 942,72( kN ) P spt = 1825,6( kN )
Do đó, thoả mãn điều kiện lực truyền xuống cọc
Mặt khác P tt min = 761,33 (KN) > 0 nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ
Kiểm tra 2 trường hợp tải trọng còn lại:
(Tham khảo “Bảng 5.7 Kiểm tra 2 trường hợp tải trọng còn lại cho móng M1” – PHỤ
* Tóm lại điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thỏa mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn
Kiểm tra cường độ nền đất tại mặt phẳng mũi cọc
Để tính toán, sử dụng tải trọng tiêu chuẩn của tổ hợp cơ bản Để kiểm tra cường độ đất nền mũi cọc, cần xem xét rằng cọc, đài cọc và phần đất giữa các cọc tạo thành một khối móng quy ước.
Diện tích khối móng quy ước: Fqư = Aqư Bqư
-A1=B1= 2m: Khoảng cách từ mép 2 hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau theo 2 phía
-L= 25,95 m chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc
- α: Góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài hàng cọc ngoài cùng tb i i i φ φ l α= 4 4 l
i : Góc nội ma sát lớp đất thứ i li: Chiều dày lớp đất thứ i (phần chứa cọc)
Hình 5.2 minh họa khối móng quy ước M1 Để kiểm tra cường độ nền đất ở mũi cọc khi đã xem móng như một khối móng quy ước, cần tuân thủ điều kiện: d tc tb qu phải nhỏ hơn hoặc bằng d tc max qu, và σ R phải lớn hơn hoặc bằng σ 1,2.R.
= + đ d X Y max,min qu qu qu
N đ : Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy móng khối qui ước: đ tc
- Xác định trọng lượng của khối móng quy ước N i :
+ Trong phạm vi đáy đài trở lên đến đáy sàn tầng hâm xác định theo công thức :
+ Trọng lượng đất lớp sét pha trên mực nước ngầm dày 0,85 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng đất lớp sét pha dưới mực nước ngầm dày 0,8 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng đất lớp cát pha dày 6,0 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :
+ Trọng lượng đất lớp cát bụi dày 7,5 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng đất lớp cát hạt trung dày 8,0 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ :
+ Trọng lượng đất lớp cát thô cuội dày 4,0 m có trừ đi phần cọc chiếm chỗ:
+ Trọng lượng tiêu chuẩn cọc trong phạm vi khối móng quy ước :
+ Trọng lượng khối móng quy ước:
❖ Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy móng khối qui ước: đ tc
❖ M: Tổng momen của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài
❖ Độ lệch tâm theo phương trục X, Y: tc tc
❖ Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối qui ước: đ đ X Y max,min qu qu
❖ Áp lực tiêu chuẩn của nền đất:
( ) tc tc qu qu tb tc
+ m1, m2: hệ số điệu kiện làm việc của đất nền và công trình tác dụng qua lại với đất nền m1=1; m2=1 vì công tình không thuộc loại tuyệt đối cứng
+ Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.
Các hệ số không thứ nguyên A, B, D phụ thuộc vào góc ma sát trong và được xác định theo bảng PL 2.2, trong tài liệu "Nền và Móng" của ĐHBK ĐN Với góc ma sát trong của lớp cát thô lẫn cuội sỏi là 38 độ, chúng ta có thể tra cứu và áp dụng các hệ số này cho các tính toán liên quan.
+γ: trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước
+γtb: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy khối quy ước trở lên
+Ctc: lực dính đơn vị dưới đáy khối quy ước, do lớp đất dưới đây khối quy ước là cát thô lẫn cuội sỏi nển Ctc = 0
Ta kiểm tra điều kiện:
2 tc 2 max qu σ = 383,57 (kN/m ) < R 182 (kN/m ) σ = 386,5 (kN/m ) < 1,2.R 818,4 (kN/m ) d tb d
=>Thỏa điều kiện Vậy đất dưới mũi cọc đủ sức chịu tải
Kiểm tra độ lún của móng cọc Điều kiện kiểm tra: gh 8
+ Chia lớp đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp phân tố có chiều dày hi Rmin = 5,33 m tra bảng đặc tính cần trục của máy với R = 6,0 m ta có các đặc trưng kỹ thuật như sau: [Q]T>Q= 3,2T, [H],5m >Hm,3m thõa mãn các yêu cầu
HÌNH 6.3 Cần trục MKR-25BR
THIẾT KẾ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THI CÔNG ĐÀO ĐẤT PHẦN NGẦM
PHẦN NGẦM Biện pháp thi công đào đất:
Chọn biện pháp thi công:
Khi thi công đào đất chọn 2 phương án: Đào bằng thủ công và đào bằng máy Chọn phương án đào đất
Quá trình đào tiến hành như sau:
+ Đào bằng máy từ cốt -0,45 m (cao trình mặt đất tự nhiên) đến cao trình - 3,35m (cao trình đáy lớp bê tông lót sàn tầng hầm)
Đào bằng máy các hố độc lập cho móng M1 từ cao trình -3,35 m đến -4,45 m, đảm bảo cách đáy lớp bê tông lót đài móng 20 cm Đối với móng M2, đào đến cao trình -4,95 m.
Đào thủ công từ cao trình -4,45 m đến -4,95 m chỉ thực hiện tại những vị trí có đài móng và sửa chữa dầm móng Mục đích là để bảo vệ kết cấu nền tại khu vực đặt đài móng, tránh gây hư hại cho công trình.
Tính khối lượng đất đào
❖ Khối lượng đất đào bằng máy :
Lớp đất được đào là đất sét pha với chiều cao đào H=3,35 m Theo tiêu chuẩn TCVN 4447-2012, tỷ lệ hệ số mái dốc m được quy định là 1:0,25, do đó chúng ta chọn hệ số mái dốc m = 0,25.
Bề rộng chân mái dốc: B=H.m=2,9.0,25=0,725 (m), chọn B=0,75 (m)
Ta có công thức tính đất hố đào: ( ( )( ) )
HÌNH 7.1 Hình dáng hố đào Kích thước khoang đào máy đợt 1 (đào toàn bộ):
+ Kích thước mặt trên: cw,5 (m) ; d" (m)
+ Kích thước mặt dưới: av(m) ;b ,5 (m)
Khối lượng đất đào bằng máy đợt 1:
-Đợt 2 : Chiều cao đào là H1=1,1m( H2=1,6), lấy hệ số mai dốc m=0,25 Ta có bề rộng chân mái dộc là : B1=H1.m=1,1.0,25=0,275 (m), chọn B1=0,3 m)
HÌNH 7.2 Mắt bằng đào hố móng bằng máy đợt 2 + Hố móng 1 (22 hố đào): a=3,5(m) ; b=2,5(m) c=4,1(m) ; d=3,1(m)
+ Hố móng 3 (2 hố đào): ta chia làm hai phần :
Khối lượng máy đào đợt 2 :
Thể tích đất đào máy: Vm = Vm1 + Vm2 = 4730+987,65 = 5717,65 (m 3 )
❖ Khối lượng đất đào thủ công
+ Dầm móng : Ta có chiều dài dầm móng cần đào L'1,4 (m)
Khối lượng đào thủ công: Vtc = 36,74+63,25+23,8+65,18,89 ( m 3 )
Tổng khối lượng đào bằng máy và thủ công:
Kt = 1,32: Hệ số tơi xốp của đất sét pha
Tính toán khối lượng công tác đắp đất hố móng
KL đất lấp = KL đất đào - KL các kết cấu phần ngầm
+ Kết cấu ngầm bao gồm:
-Bê tông lót đài móng chiếm chổ : Bê tông lót dày 100mm
(Tham khảo “BẢNG 7.1 Thể tích bê tông lót chiếm chỗ” – PHỤ LỤC)
- Bê tông đài móng chiếm chổ:
(Tham khảo “BẢNG 7.2 Thể tích bê tông đài chiếm chỗ” – PHỤ LỤC)
- Bê tông và bê tông lót dầm móng chiếm chổ: chiều dài dầm móng L'1,4m dựa theo bản thiết kế kết cấu:
− Tầng hầm và sàn tầng hầm chiếm chỗ:
Diện tích sàn tầng hầm: S62,5 (m 2 )
=> Tổng thể tích phần ngầm chiếm chổ: 46,112+801,03+48,85+3802,5F98,5 (m 3 ) Vậy tổng khối lượng đất lấp là: Vđắp= 7796,6 – 4698,5.1,32= 1594,58 (m 3 )
Khối lượng đất chở đi chính là khối lượng đất do kết cấu ngầm chiếm chổ
Lựa chọn máy đào và xe vận chuyển đất
Với khối lượng đất đào không lớn và mặt bằng thi công rộng, cùng với khối lượng đất đắp nền móng lớn, phương án đổ đất tại chỗ trong hố đào là lựa chọn hợp lý.
Từ đó ta lựa chọn máy đào gầu nghịch EO-3322B1 thông số kỹ thuật sau:
− Bán kính đào lớn nhất : Rđào max = 7,5 (m)
− Chiều sâu đào lớn nhất : Hmax = 4,2 (m)
− Chiều cao đổ lớn nhất : Hđổ max = 4,8 (m)
− Chu kỳ kỹ thuật : Tck = 17 (giây)
+ Tính năng suất của máy đào:
− Hệ số đầy gầu: kđ = 0,8
− Hệ số tơi của đất: kt=1,32
Hệ số quy về đất nguyên thổ : 1 d
= k = − Hệ số sử dụng thời gian : ktg = 0,75
− Hệ số phụ thuộc vào điều kiện đổ đất:
Khi đổ tại chổ: kvt = 1,0
Khi đổ lên xe : kvt = 1,1
+ Khi đào đổ tại chổ:
− Chu kỳ đào (góc quay khi đổ = 90 0 ):
.kvt = 1x17x1 (giây) Với kφ: hệ số phụ thuộc vào góc quay cần: , =1
− Số chu kỳ đào trong 1 giờ: nck 600/17 = 212
− Năng suất ca máy của máy đào:
Wca = t.q.nCK.k1.ktg t = 7 (giờ) : thời gian làm việc của 1 ca
+ Khi đào đổ lên xe:
− Chu kì đào (góc quay khi đào đất = 90 o ): t đ ck = tck kvt = 17 x 1,1 = 18,7 giây Với kvt: hệ số phụ thuộc vào điều kiện đổ đất của máy
− Số chu kì đào trong 1 giờ: nck = 3600/18,7 = 192,5
− Năng suất ca của máy đào:
W ca = t.q.n k k ck 1 tg =7.0,5.192,5.0,61.0,7508, 24 m /ca 3 ck d ck k t t =
+ Thời gian đào đất bằng máy:
339, 465 = ca Chọn 5 ca + Đổ đất đào lên xe:
Chọn xe phối hợp để chở đất đi đổ
Cự li vận chuyển bằng L = 1,0km, vận tốc trung bình 25 km/h
Thời gian đổ đất tại bãi và dừng tránh xe: td + t0=2+5=7 phút
Thời gian xe hoạt động độc lập được tính bằng công thức: tx = 2l/v + td + t0 = 2.1,0.60/25 + 7,8 phút Để đảm bảo sự phối hợp hiệu quả giữa xe vận chuyển và máy đào, cần phải duy trì mối quan hệ hợp lý giữa số lượng và chu kỳ làm việc của cả hai thiết bị.
Nx,Nm: số xe và số máy tckx: chu kỳ làm việc của xe (phút), tckx = tx+tb tckm: chu kỳ làm việc của máy đào (phút), tckm = tb
Chọn xe MAZ-205 có tải trọng P = 5 tấn, chiều cao thùng xe 1,91 m thỏa mãn yêu cầu về chiều cao đổ đất của máy đào
Hệ số sử dụng tải trọng sẽ là: kp= 5/5 = 1
Số gàu đất đổ đầy một chuyến xe : n 1
Thời gian đổ đất đầy một chuyến xe: tb = n = 9.18,7 = 168,3 (giây) = 2,8 (phút)
Chu kỳ hoạt động của xe: tckx = tx+tb ,8 + 2,8 = 14,6 phút
Chu kỳ hoạt động của máy đào, chính là thời gian đổ đất đầy một chuyến xe: tckm = tb = 2,5 (phút)
Chọn số máy đào là: Nm = 1 (máy);
Số xe cần phải huy động: Nx = tckx/ tb,6/2,8 = 5,2 (chiếc), lấy chẵn 5 chiếc
Kiểm tra tổ hợp máy theo điều kiện về năng suất
+ Số chuyến xe hoạt động trong một ca: nch = 7.60 7.60.0, 75 21, 57
+ Năng suất vận chuyển của xe:
Wca max= nch.P.kp/ = 21x5x1/1,8 = 58,3 m 3 ckm ckx m x t t N
+ Thời gian vận chuyển: tx = 1685,81 28, 9
Chọn tổ thợ thi công đào thủ công
Tổng khối lượng đất cần đào thủ công là: Vtc8,89 (m 3 )
Tra Định Mức 1776 mã hiệu AB.11372 đối với đất cấp II có:
Hao phí đào xúc đất: 0,73 (công/1m 3 ) (đổ lên phương tiện vận chuyển trong phạm vi 30m, nhân công 3,0/7)
Từ đó tính được số công thợ yêu cầu:
Chọn tổ thợ 10 người để thi công, thời gian đào thủ công: t 138 13,8 ngày
= 10 Vậy với tổ thợ 10 người thi công đào đất thủ công trong 14 ngày
Tổ chức quá trình thi công đào đất
Xác định cơ cấu quá trình
Quá trình thi công đào đất gồm 3 đợt Đợt 1,2 thi công đào đất bằng máy và đợt 3 bằng thủ công
Để thi công dây chuyền, cần chia mặt bằng công trình thành các phân đoạn an toàn Ranh giới các phân đoạn được xác định nhằm tránh nguy hiểm, và khi máy di chuyển đến khoang thứ 3, quá trình đào thủ công sẽ bắt đầu.