TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1 1.1 Giới thiệu về công trình 1
Điều kiện khí hậu, địa chất, thủy văn 1
- Công trình nằm ở thành phố Đà Nẵng nên mang đầy đủ tính chất chung của vùng, có hai mùa gió chính:
+ Gió Tây Nam chiếm ưu thế vào mùa hè, gió Đông Bắc chiếm ưu thế mùa Đông + Thuộc khu vực gió IIB
- Địa hình khu đất bằng phẳng, tương đối rộng rãi thuận lợi cho việc xây dựng
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, phương pháp khoan đã được áp dụng để khảo sát độ sâu 50m Mực nước ngầm được ghi nhận ở độ sâu 4,2m so với mặt đất tự nhiên Kết quả khảo sát cho thấy các lớp đất được phân loại từ trên xuống.
+ Sét pha, trạng thái dẻo cứng, dày 5m
+ Cát pha, trạng thái dẻo, dày 6m
+ Cát bụi, trạng thái chặt vừa, dày 7,5m
+ Cát hạt nhỏ và hạt trung, trạng thái chặt vừa, dày 8m
+ Cát hạt thô lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt, chiều dày > 60m.
Các giải pháp kiến trúc công trình 2
1.3.1 Giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng
Công trình độc lập có giải pháp tổng mặt bằng đơn giản, chủ yếu phụ thuộc vào vị trí, các tuyến giao thông chính và diện tích khu đất Hệ thống bãi đậu xe được thiết kế dưới tầng ngầm, đáp ứng nhu cầu đậu xe cho nhân viên và khách hàng, với cổng chính hướng trực tiếp ra mặt đường lớn.
- Hệ thống kỹ thuật điện, nước được nghiên cứu kĩ, bố trí hợp lý, tiết kiệm dễ dàng sử dụng và bảo quản
- Bố trí mặt bằng khu đất xây dựng sao cho tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả nhất, đạt yêu cầu về thẩm mỹ và kiến trúc
Công trình mới được xây dựng hoàn toàn trên khu đất 2024 m², với 15 tầng nổi và 1 tầng hầm Diện tích xây dựng là 960 m², tổng chiều cao của công trình đạt 54,8 m.
Bảng 1 1 Chức năng sử dụng của các tầng
Tầng Công năng Diện tích
Chiều cao tầng (m) Tầng Hầm
Bãi đổ xe, phòng máy phát điện, máy chế biến, phòng nghỉ và WC cho nhân viên, các mương và hố ga thoát nước
Siêu thị mini, mini shop, quầy café - giải khát, phòng làm việc của ban quản lý, phòng hội trường và phòng thể thao
Tầng 2- 15 Tầng điển hình gồm các căn hộ gia đình 960 3,6
Tầng thượng Phòng kĩ thuật thang máy 960 4,5
Dựa vào đặc điếm sử dụng và điều kiện chiếu sáng, thông thủy, thông gió cho các phòng chức năng ta chọn chiều cao các tầng nhà như sau:
- Mặt đứng được chia mạch lạc 3 phần: Ngầm, Thân, Mái
- Chân ngầm sơn Mastic màu ghi đậm kết hợp mảng kính lớn tạo cảm giác hiện đại
Phần thân màu vàng nhạt kết hợp với những cửa sổ kính không chỉ tạo nên vẻ đẹp hiện đại mà còn đảm bảo khả năng chiếu sáng tối ưu, cung cấp lượng ánh sáng cần thiết cho không gian.
1.3.4 Giải pháp thiết kế mặt cắt và kết cấu công trình
Công trình chung cư hiện đại này có 15 tầng nổi với chiều cao các tầng được thiết kế hợp lý: 1 tầng cao 4,4m, 1 tầng kỹ thuật cao 4,7m và các tầng còn lại cao 3,6m Ngoài ra, công trình còn có 1 tầng hầm cao 3,2m, đảm bảo đáp ứng đầy đủ công năng sử dụng cho cư dân.
Xem xét những ưu nhược điểm của kết cấu BTCT và đặc điểm của công trình thì việc chọn kết cấu BTCT là hợp lí
1.4 Các giải pháp thiết kế kỹ thuật khác
Xây dựng một trạm biến áp riêng cho công trình với công suất được thiết kế phù hợp, nhằm đảm bảo nguồn điện ổn định và liên tục trong mọi tình huống sử dụng.
1.4.2 Hệ thống cung cấp nước
Hệ thống cấp nước của thị trấn cung cấp nước vào bể ngầm tại tầng hầm của công trình, sau đó nước được bơm lên bể nước mái thông qua quy trình điều khiển tự động Nước sẽ được dẫn qua các đường ống kỹ thuật đến các vị trí lấy nước cần thiết.
Thoát nước hiệu quả là việc thu gom nước mưa từ mái công trình, lô gia và ban công, cùng với nước thải sinh hoạt vào sê nô và chuyển đến bể xử lý nước thải Sau khi xử lý, nước sẽ được đưa vào hệ thống thoát nước của thành phố, đảm bảo không có tình trạng ứ đọng nước sinh hoạt và nước mưa trong công trình.
1.4.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng
Các phòng trên các tầng được chiếu sáng tự nhiên nhờ hệ thống cửa sổ kính, kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhân tạo được bố trí hợp lý, đảm bảo cung cấp ánh sáng tối ưu cho các khu vực như buồng thang bộ, thang máy và hành lang.
1.4.5 Hệ thống thu gom rác thải
Mỗi tầng đều được trang bị thùng rác để người dân dễ dàng bỏ rác, và hàng ngày, nhân viên vệ sinh sẽ thu gom rác để đưa vào hệ thống thu rác của thành phố.
1.4.6 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Các thiết bị cứu hỏa và đường ống nước được bố trí gần khu vực xảy ra sự cố, đặc biệt là hệ thống điện gần thang máy Hệ thống phòng cháy chữa cháy hiện đại và an toàn được kết nối với hệ thống trung tâm của thành phố Mỗi tầng đều được trang bị hệ thống chữa cháy và báo cháy tự động, cùng với mạng lưới báo cháy đảm bảo an toàn tối đa.
Thang bộ được thiết kế với cửa kín nhằm ngăn chặn khói xâm nhập, đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong trường hợp khẩn cấp Điều này giúp quá trình thoát hiểm diễn ra nhanh chóng và hiệu quả khi có sự cố xảy ra.
Ngoài ra, còn có cầu thang thoát hiểm bằng thép bên ngoài nhà
1.4.7 Hệ thống chống sét Được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam “Chống sét cho công trình xây dựng” với yêu cầu điện trở cho hệ thống chống sét đánh thẳng là R 10 Vị trí và cao độ của thu lôi đảm bảo đủ để bảo vệ những chi tiết xa nhất của công trình
1.4.8 Hệ thống thông tin liên lạc
Hệ thống thông tin liên lạc, bao gồm điện thoại, cáp quang và truyền hình cáp, được lắp đặt trong các hộp kỹ thuật dọc theo các tầng và kết nối đến từng căn hộ.
1.4.9 Sân vườn, đường nội bộ
Phía sau tòa nhà, có hai sân bóng chuyền phục vụ nhu cầu thể thao của cư dân chung cư, được bao quanh bởi những hàng cây xanh, tạo không khí trong lành và giảm bớt bụi bặm cũng như tiếng ồn từ giao thông.
1.5.1 Hệ số sử dụng H SD
Hsd là tỷ số của tổng diện tích sàn toàn công trình trên diện tích lô đất d
1.5.2 Hệ số khai thác khu đất K XD
K0 là tỷ lệ giữa diện tích xây dựng công trình và diện tích lô đất, được biểu thị dưới dạng phần trăm (%) Diện tích xây dựng công trình được tính dựa trên hình chiếu mặt bằng của mái công trình.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP
2 Tính toán Cầu thang bộ tầng 3
3 Tính toán Dầm biên trục A
5 Tính toán móng khung trục 2
GVHD: ThS LÊ CAO TUẤN ………
Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
2.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm:
- TCVN 356:2005 Kết cấu Bê tông và Bê tông cốt thép
- TCVN 5574:2012 Kết cấu Bê tông và Bê tông cốt thép
- TCVN 229:1999 Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió
- TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 198:1997 Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu Bê tông cốt thép toàn khối
- TCVN 205:1998 Thiết kế móng cọc
- TCVN 305:2004 Bê tông khối lớn, quy phạm thi công và nghiệm thu
- TCVN 4447:2012 Công tác đất – Thi công và nghiệm thu
- TCVN 4453:1995 Quy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông cốt thép toàn khối
2.2 Lựa chọn giải pháp thiết kế công trình:
Chọn vật liệu 8
Bê tông B30 có: Rb = 17 (MPa) = 170 (daN/cm 2 )
Cốt thộp cú: ỉ < 10 dựng thộp CI cú Rs = Rsc = 225 MPa = 225 (N/mm 2 )
10 ≤ ỉ ≤ 18 dựng thộp CII cú Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 (daN/cm 2 ) ỉ > 18 dựng thộp CIII cú Rs = Rsc = 360 MPa = 3600 (daN/cm 2 ).
Xác định tải trọng 8
3.4.1 Tĩnh tải sàn a Trọng lượng các lớp sàn
Hình 3 2 Cấu tạo lớp sàn tầng 3
- Trọng lượng các lớp sàn: dựa vào cấu tạo kiến trúc lớp sàn, ta có:
+ gtc = . (daN/cm 2 ): tĩnh tải tiêu chuẩn
+ gtt = gtc.n (daN/cm 2 ): tĩnh tải tính toán
- Trong đó: (daN/cm 3 ): trọng lượng riêng của vật liệu n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995
Bảng 3 2 Tĩnh tải các lớp sàn
Tr Lượng riêng G g tc Hệ số n g tt
Tổng cộng 449 503.3 b Tải trọng do tường tác dụng lên sàn
Tường ngăn giữa các phòng khác nhau trong 1 căn hộ dày 100mm
Tường ngăn giữa các căn hộ có độ dày 200mm Đối với các ô sàn mà tường được đặt trực tiếp trên sàn mà không có dầm đỡ, tải trọng sẽ được phân bố đều trên sàn Trọng lượng của tường ngăn trên dầm sẽ được quy đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm.
Chiều cao tường được xác định: ht = H - hds = 3,6 – 0,18 = 3,42 m
Trong đó: ht : chiều cao tường
H : chiều cao tầng nhà hds : chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng
Công thức quy đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn:
Với:+ St (m 2 ): diện tích bao quanh tường
+ nt,nc,nv,nlc:hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa (nt = 1,1; nc = 1,3; nv = 1,3) + t = 0,1(m): chiều dày của mảng tường 10
+ t = 0,2 (m): chiều dày của mảng tường 20
+ v = 0,015 (m): chiều dày của lớp vữa trát tường
+ t = 1500 (daN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường (khối xây gạch có lỗ)
+ v = 1600 (daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát tường
+ c = 40 (daN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa kính khung thép
+ Si (m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán
Tổng tĩnh tải từng ô sàn tầng điển hình: g tt = g tt t-s + g tt s (daN/m 2 )
Bảng 3 3 Tĩnh tải các ô sàn tầng 3
Hoạt tải tiêu chuẩn p tc (daN/m²) được xác định theo bảng 3, trang 6 TCVN 2737-1995 Các công trình được phân chia thành nhiều loại phòng với chức năng khác nhau, và dựa vào từng loại phòng, ta tra bảng để xác định hoạt tải tiêu chuẩn Sau đó, nhân với hệ số vượt tải n để tính toán hoạt tải p tt (daN/m²).
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, trang 9, mục 4.3.3, hệ số độ tin cậy đối với tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang lấy bằng:
Khi tính toán cho ô sàn, cần xác định loại hoạt tải tác dụng lớn nhất Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995, mục 4.3.4, khi tính toán cho dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần có thể được giảm theo bảng 3 của tiêu chuẩn này Cụ thể, đối với các phòng được nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5, tải trọng sẽ được nhân với hệ số ψA1 khi diện tích A lớn hơn 9m².
với A – Diện tích chịu tải tính bằng m 2
Khi A > A2 = 36m 2 => Hệ số giảm tải: 2
Bảng 3 4 Hoạt tải sàn tầng điển hình
Loại phòng Diện tích ô sàn
3.4.3 Tổng tải trọng tính toán : q tt = (g tt + p tt )
Bảng 3 5 Tổng tải trọng sàn tầng điển hình
Tên ô sàn Tĩnh tải Hoạt tải Tổng tải trọng
3.5.1 Bản làm việc theo 1 phương (Bản loại dầm)
Khi bản sàn làm việc một phương (theo phương cạnh ngắn), nó truyền tải trọng trực tiếp lên dầm Để tính ô bản dầm làm việc một phương, ta cắt theo phương cạnh ngắn một dải bản rộng 1m và sử dụng sơ đồ tính dầm dựa trên liên kết của hai cạnh ngắn.
Tính cho ô sàn S7, có tỉ số 2
1 l l = 8 2,1= 3,81 > 2 => sàn làm việc một phương a Xác định tải trọng
Tải trọng gồm: Tỉnh tải: g = 503,3 (daN/m²)
Tải toàn phần: q = g + p = 503,3 + 360 = 863,3 (daN/m²) b Sơ đồ tính
Hình 3 3 Sơ đồ tính sàn c Tính nội lực:
Cắt một dãy theo phương cạnh ngắn có bề rộng 1 mét để tính toán
12 = 317,3 (daN.m) d Tính toán cốt thép
- Tại nhịp: Chọn a = 20 (mm) => h0 = 150 – 20 = 130 (mm); b = 150 (mm)
+ Chọn 6a200, diện tích thép bố trí là: 6 1000 2 141 ( 2 )
+ Chọn 6a200, diện tích thép bố trí là: 6 1000 2 141 ( 2 )
3.5.2 Bản làm việc theo 2 phương (Bản kê)
Khi chiều dài của bản nhỏ hơn 2m, cần xem xét bản sàn làm việc theo hai phương Các ô bản kê được tính như ô bản đơn mà không xem xét ảnh hưởng từ các ô cạnh Việc tính toán ô bản kê phải dựa trên sơ đồ đàn hồi Đối với việc cắt bản theo phương cạnh ngắn, cần sử dụng dãy có bề rộng 1m để thực hiện tính toán Điều kiện liên kết phải được xác định ở cả bốn cạnh của bản, tương ứng với ô bản đã chọn.
=> Các hệ số : mi1, mi2, ki1, ki2
Sơ đồ nội lực tổng quát:
Hình 3 4 Sơ đồ tianh ô sàn loại bản kê
+ Moment dương max giữa nhịp theo phương cạnh ngắn:
+ Moment dương lớn nhất giữa nhịp theo phương cạnh dài:
+ Moment âm lớn nhất ở trên gối theo phương cạnh ngắn:
+ Moment âm lớn nhất ở trên gối theo phương cạnh dài:
Trong bài viết này, hệ số α1, α2, β1, β2 được tra bảng và phụ thuộc vào sơ đồ liên kết 4 biên cùng với tỉ số l1/l2 Thông tin chi tiết có thể tham khảo trong Phụ lục 6 của Sách KCBTCT, phần cấu kiện cơ bản, trang 160 của Gs.Ts Nguyễn Đình Cống Dựa vào sơ đồ, các ô sàn được phân loại thành các ô sàn S1, S2, S3, S4, S5 và S6.
Chọn tính ô sàn điển hình S1 Xét tỉ số 2
=> sàn làm việc hai phương a Xác định tải trọng
Tải trọng gồm: Tỉnh tải: g = 788,7 (daN/m²)
Tải toàn phần: q tt = g + p = 788,7 + 148,2 = 936,9 (daN/m²) b Sơ đồ tính
Hình 3 5 Sơ đồ sàn loại bản kê ( 4 cạnh ngàm) c Tính nội lực Ô sàn S1 có kích thước (8 x 8) m 2 Sơ đồ 2 ngàm, 2 khớp Tỷ số: 2
Tra phụ lục và nội suy ta có các hệ số: α1 = α2 =0,0269; β1 = β2 = 0,0625
Từ đó, ta có các moment như sau:
+ Momen tại nhịp: M1 = 1 q tt L1.L2 = 0,0269 936,9.8.8 = 1613 (daN.m)
+ Momen tại gối: MI = - 1 q tt L1.L2 = -0,0625 936,9.8.8 = -3747,6 (daN.m)
MII = - 2 q tt L 1 L 2 = -0,0625 936,9.8.8 = -3747,6 (daN.m) d Tính cốt thép
* Tính theo phương cạnh ngắn L1: Chọn a =2(cm)=>h00–20= 130mm; b = 150mm.
+ Chọn 10a130, diện tích thép bố trí là: 10 1000 2 604,15( 2 )
+ Chọn 12a100, diện tích thép bố trí là: 12 1000 2 1131 ( 2 )
* Tính theo phương cạnh dài L2:
+ Chọn 10a130, diện tích thép bố trí là: 10 1000 2 604,15( 2 )
+ Chọn 12a100, diện tích thép bố trí là: 12 1000 2 1131 ( 2 )
Bảng 3.6 Bảng tính cốt thép sàn tầng điển hình l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H.lượng ỉ a TT a BT A s CH H.lượng
(m) (m) (N/m 2 ) (N/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) B T (%)
3.6 Kiểm tra độ võng của sàn
Theo TCXD 5574-2012 thì độ võng của sàn kiểm tra theo điều kiện f < fgh Với fgh là độ võng giới hạn, được nêu trong bảng 2, mục 1.8 trong tiêu chuẩn này:
+ Khi nhịp L > 10m thì fgh= L/400 Ô bản làm việc theo 2 phương ( bản kê 4 cạnh) có độ võng xác định theo công thức: f = .q tc
Trong đó: + α : Hệ số phụ thuộc vào tỉ số L2/L1 của ô bản
+ q tc : Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ô sàn
+ L1, L2: cạnh dài và cạnh ngắn của ô sàn
+ D : Độ cứng trụ, được xác định theo công thức
Bảng 3 6 Bảng tra hệ số α
Bảng 3 7 Bản kết quả tính độ võng ô sàn
S6 10.22 8 8 1 0.00126 8789.06 0.60 Độ võng của các ô sàn đều nhỏ hơn giá trị cho phép là 2,5cm
Vậy sàn thõa điều kiện độ võng
Chương 4: TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ
4.1 Cấu tạo cầu thang tầng 3
Hình 4 1 Mặt bằng cầu thang tầng 3
- Cầu thang tầng điển hình là cầu thang dạng bản 2 vế với cấu tạo như sau:
+ Vế thang có 24 bậc thang, bao gồm 2 vế thang, vế 1 có 12 bậc thang,vế 2 có 12 bậc thang, kích thước mỗi bậc thang như sau: B x H = 250x150
+ Tính toán cầu thang bộ tầng 3 bao gồm:
+ Tính bản thang O1,O1’, bản chiếu nghỉ O2, bản chiếu tới O3
+ Tính dầm chiếu nghỉ DCN; dầm chiếu tới DCT
+ Vật liệu bê tông chọn B30: Rb MPa N/mm 2 , Rbt = 1,2 MPa = 1,2 N/mm 2 + Thép chịu lực CII: Rs = Rs' = 280 MPa = 280 N/mm 2
+ Thép bản, thép cấu tạo CI: Rs = Rs' = 225 MPa = 225 N/mm 2
4.2 Chọn sơ bộ kích thước
- Chọn sơ bộ chiều dày bản thang:
25 30 25 30 h s L mm (L0:nhịp tính toán bản thang)
- Chọn sơ bộ kích thước các dầm cầu thang:
- Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cốn thang:bc = (100 ÷ 150)mm; hc = (250 ÷ 300)mm
- Cấu tạo bậc thang: b x h = 250 x 150 (mm x mm)
- Cắt 1 dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn
Do đó, ta quan niệm niệm liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới là liên kết ngàm
4.3.2 Tải trọng tác dụng a Tĩnh tải
Hình 4 2 Cấu tạo các lớp vật liệu cầu thang
- Tổng tĩnh tải tác dụng: g n i ( i i daN m/ 2 )
- Trong đó:+ (daN/m 3 ): trọng lượng riêng của lớp vật liệu thứ i
+ i (m): chiều dày của lớp thứ i
+ ni: hệ số tin cậy của lớp thứ i
+ Lớp vữa liên kết: g 4 n 1, 3.1600.0, 02 41, 6 ( daN m / 2 )
=> Tổng tĩnh tải tác dụng lên bản thang: g = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 + g6 = 447,6 (daN/m 2 ) b Hoạt tải
Lấy hoạt tải theo TCVN 2737 – 1995 cho cầu thang là p tc = 300 (daN/m 2 ) p tt = n.p tc = 1,2.300 = 360 (daN/m 2 )
Suy ra, tải trọng phân bố đều tác dụng lên bản thang (theo phương vuông góc với bản thang): 1 447, 6 360 867,18 ( / 2 ) cos 0,858 tt p q g daN m
+ Sơ đồ tính dải bản như một dầm đơn giản 1 đầu ngàm, 1 đầu khớp
Hình 4 3 Sơ đồ tính nội lực bản thang
4.3.4 Tính toán cốt thép a Thép chịu Moment dương
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm => ho = hs – a = 90 – 15 = 75mm
=> Chọn thép cấu tạo 6a200, suy ra diện tích thép bố trí là:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Phương vuông góc còn lại bố trí thép cấu tạo 6a200 b Thép chịu Moment âm:
Chọn thép cấu tạo 6a200, diện tích cốt thép bố trí:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Phương vuông góc còn lại bố trí thép cấu tạo 6a200
4.4.1 Tải trọng tác dụng a Tĩnh tải
+ Lớp đá mài Granit: g1 = n.γ.δ = 1,2.2000.0,015 = 36 (daN/m 2 )
+ Lớp vữa trát mặt dưới: g4 = n.γ.δ = 1,3.1600.0,015 = 31,2 (daN/m 2 )
=> Tổng tĩnh tải: g = 36 + 41,6 + 247,5 + 31,2 = 356,3 (daN/m 2 ) b Hoạt tải p = n.p tc = 1,2.300 = 360 (daN/m 2 )
=> Tổng tải trọng theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản chiếu nghỉ q = g + p = 356,3 + 360 = 716,3 (daN/m 2 )
- Sơ đồ tính dải bản như một dầm đơn giản 1 đầu ngàm, 1 đầu khớp
Hình 4 4 Sơ đồ tính nội lực bản thang O2
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 15mm
4.4.3 Tính toán cốt thép a Thép chịu Moment dương:
=> Chọn thép cấu tạo 6a200, suy ra diện tích thép bố trí là:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Phương vuông góc còn lại bố trí thép cấu tạo 6a200 b Thép chịu Moment âm:
Chọn thép cấu tạo 6a200, diện tích cốt thép bố trí:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Phương vuông góc còn lại bố trí thép cấu tạo 6a200
Bản chiếu tới O3 có cấu trúc và tải trọng giống như bản chiếu nghỉ O2, vì vậy việc bố trí thép cho bản chiếu tới O3 sẽ được thực hiện tương tự như bản chiếu nghỉ O2.
- Trọng lượng phần bê tông: g 1 n b h ( c c h s ) 1,1.2500.0,1.(0,3 0, 09) 57, 75 ( daN m / )
- Trọng lượng phần vữa trát: g 2 n .[ b c 2.(h c h b )] 1,3.1600.0, 015.[0,1 2.(0,3 0, 09)] 16, 22 ( daN m/ )
- Trọng lượng lan can:g 3 1, 2.200240 (daN m/ )
- Do ô bản thang O1 truyền vào:
Vậy, tổng tải trọng phân bố đều lên cốn thang theo phương thẳng đứng: qc = 57,75+ 16,22 + 240 + 1192,37 = 1506,34 (daN/m)
Hình 4 6 Sơ đồ tính và nội lực cốn thang
Q q L daN a Tính toán cốt thép dọc
- Với moment dương giữa nhịp:
+ Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm
=> Chọn 118, có diện tích A s ch 254,5 (mm 2 )
+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
=> Chọn thép cấu tạo 112, có diện tích A s ch 113,1 (mm 2 )
+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
A => Thỏa mãn b Tính toán cốt đai
- Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:
- Đoạn gần gối tựa (0 ÷ L/4): h ≤ 450 thì sct = min (h/2; 150) h > 450 thì sct = min (h/3; 500)
- Đoạn giữa nhịp (L/4 ÷ 3L/4): h ≤ 300 thì sct = min (h/2; 150) h > 300 thì sct = min (3h/4; 500)
=> Giả thuyết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, n = 1 nhánh
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Qmax < k0.φw1.φb1.Rb.b.h0
Vậy, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính
Với: + Asw: diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai đặt trong một mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng
+ b: chiều rộng của tiết diện chữ nhật
+ s: khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện
+ φb1: hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông
+ φw1: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai 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 ảnh hưởng của lực nén dọc trục, ở đây không có lực dọc n = 0
Hệ số f được áp dụng để xem xét 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 ở gối, do đó cánh sẽ nằm trong vùng kéo, dẫn đến f = 0.
Vậy, bê tông không đủ khả năng chịu cắt, bố trí cấu tạo cốt đai:
Chọn 6 có as = 28,3mm 2 , đai 2 nhánh
(tại tiết diện giữa nhịp L/4 3L/4)
=> Vậy chọn khoảng cách cốt đai: + Tại tiết diện gối: stk = sct = 150mm
+ Tại tiết diện giữa nhịp: stk = sct = 150mm
4.7 Tính toán dầm chiếu nghỉ DCN
- Tiết diện dầm DCN là: 200 x 300 (mm x mm)
- Trọng lượng phần bê tông: g 1 n b h h ( b ) 1,1.2500.0, 2.(0,3 0, 09) 115,5 ( daN m / )
- Trọng lượng phần vữa trát: g 2 n [ b 2.( h h b )] 1,3.1600.0, 015.[0, 2 2.(0,3 0, 09)] 19,34 ( daN m / )
- Do bản thang O1 truyền vào: g 3 0 ( daN m / )
- Do bản chiếu nghỉ O2 truyền vào: 4 2 716, 3.2, 5
- Tải tập trung do cốn C truyền vào: 1 1 1506, 34
4.7.2 Sơ đồ tính và nội lực
- Dầm chiếu nghỉ được tính như dầm đơn giản 2 đầu ngàm vào 2 vách
- Tải trọng tác dụng lên đoạn dầm AB & CD: q AB q CD g 1 g 2 g 3 g 4 115,5 19,34 0 895,38 1030, 22( daN m/ )
- Tải trọng tác dụng lên đoạn dầm BC: q BC g 1 g 2 g 4 115,5 19,34 895,38 1030, 22 ( daN m/ )
- Tải trọng tập trung tại B & C: PB = PC = 2410,14 (daN)
Hình 4 7 Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ DCN
Hình 4 8 Biểu đồ momen và lực cắt dầm chiếu nghỉ
Mô hình dầm chiếu nghỉ DCN bằng phần mềm SAP2000 ta có được kết quả nội lực:
4.7.3 Tính toán cốt thép dọc
- Với moment dương giữa nhịp:
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm => ho = h – a = 300 – 30 = 270mm
=> Chọn 212, có diện tích A s ch 226, 2 (mm 2 )
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 30mm => ho = h – a = 300 – 30 = 270mm
=> Chọn (212 + 112), có diện tích A s ch 339, 3 (mm 2 )
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
- Đoạn gần gối tựa (0 ÷ L/4): h ≤ 450 thì sct = min (h/2; 150) h > 450 thì sct = min (h/3; 500)
- Đoạn giữa nhịp (L/4 ÷ 3L/4): h ≤ 300 thì sct = min (h/2; 150) h > 300 thì sct = min (3h/4; 500)
=> Giả thuyết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, n = 2 nhánh Ở gối: s = 150mm; Ở nhịp: s = 150mm
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông: Qmax < k0.φw1.φb1.Rb.b.h0
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
=> BT đủ khả năng chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo (chiều cao dầm h = 300mm):
((tại tiết diện gối 0 L/4 và tại tiết diện giữa nhịp L/4 3L/4)
=> Vậy chọn khoảng cách cốt đai: + Tại tiết diện gối: stk = sct = 150mm + Tại tiết diện giữa nhịp: stk = sct = 150mm
4.7.5 Tính toán cốt treo tại vị trí 2 cốn thang gác vào
Tại vị trí cốn C1, C2, cần bố trí cốt treo dưới dạng cốt đai để gia cố cho dầm chiếu nghỉ DCN và dầm chiếu tới DCT.
- Diện tích cốt treo cần thiết: 21801 96, 9 2 tr 225 sw
- Chọn cốt treo 6, 2 nhánh=> Số cốt treo cần thiết: 96, 9
- Vậy thêm vào mỗi bên mép cốn 2 đai 6a50
4.8 Tính toán dầm chiếu tới
Dầm chiếu tới DCT có sơ đồ tính, kích thước và tải trọng tương tự như dầm chiếu nghỉ DCN, do đó cần bố trí thép giống như dầm chiếu nghỉ DCN để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu quả trong thiết kế.
Chương 5: TÍNH TOÁN DẦM DẦM D1 – TRỤC A
5.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Hình 5 1 Vị trí dầm D1- Trục A
- Chiều cao tiết diện dầm h chọn theo nhịp: h = ( 1 1 )
- Do dầm đều có kích thước nhịp 8m nên: h = ( 1 1).8000
- Bề rộng tiết diện dầm: b = (0,3 0,5).h Chọn: b = 300 (mm)
Vậy kích thước tiết diện dầm: b x h = 300 x 700 (mm)
Sơ đồ tính của dầm trục D1 là dầm liên tục có gối tựa là cột
Hình 5 2 Sơ đồ tính dầm D1
5.3 Xác định tải trọng tác dụng
Gồm các thành phần: Trọng lượng bản thân dầm; trọng lượng tường cửa trên dầm và tải trọng do sàn truyền vào dầm a Trọng lượng bản thân dầm
Trọng lượng của dầm được phân bố đều trên 1m chiều dài, chỉ tính phần không giao nhau với sàn, trong khi phần giao nhau với sàn sẽ được tính vào trọng lượng của sàn.
- Phần bêtông: g bt tt = nbt.bt.b.(h hb) (kN/m)
- Phần trát: g tr tt = ntr.tr.tr ( b+2h hb) (kN/m)
bt= (kN/m 3 ): Trọng lượng riêng bêtông
tr = 18kN/m 3 ): Trọng lượng riêng vữa trát
Chiều dày lớp vữa trát được ký hiệu là tr (m), với hệ số vượt tải của bêtông là nbt = 1,1 và hệ số vượt tải của vữa trát là ntr = 1,3 Bề rộng và chiều cao của dầm được ký hiệu lần lượt là b và h (m), trong khi chiều dày bản được ký hiệu là hb (m).
Tổng trọng lượng bản thân dầm: g tt d = g bt tt + g tr tt (kN/m)
Bảng 5 1 Bảng tính trọng lượng bản thân dầm
(kN/m) gtt ( dầm) (kN/m) ld 0.3 0.7 0.15 0.015 Bê tông 25 1.1 3.78
4.26 Vữa trát 18 1.3 0.47 b Tải trọng do sàn truyền vào:
Hình 5 4 Sơ đồ truyền tải trọng sàn vào dầm D1
Theo sơ đồ tính trên ta thấy, tải trọng từ sàn truyền vào dầm D1 là tải trọng phân bố do 1 bên ô sàn truyền vào theo dạng hình thang
Để xác định tải trọng gần đúng mà sàn truyền vào dầm, cần phân bố tải trọng theo diện chịu tải Từ các góc bản, vẽ các đường phân giác để chia sàn thành bốn phần: 1, 2, 3 và 4.
- Gọi g là tải trọng tác dụng lên ô sàn hb h b
Tải trọng tác dụng từ sàn truyền vào dầm :
Hình 5 5 Tải trọng từ sàn truyền vào dầm
- Với ô sàn bản kê 4 cạnh 2
1 l 2 l : tải trọng từ sàn truyền vào dầm theo sơ đồ tam giác hay hình thang và quy về phân bố đều theo công thức:
+ Sơ đồ hình thang sang phân bố đều:
2l l ; l1& l2: Chiều dài cạnh ngắn và cạnh dài ô bản)
+ Khi tải trọng phân bố theo hình tam giác: 5 1
- Đối với bản loại dầm ta có:
Bảng 5 2 Bảng tính tĩnh tải phân bố đều do sàn truyền vào dầm D1 Ô sàn Kích thước sàn Tĩnh tải sàn g tt s
Dạng tải trọng Tĩnh tải do sàn truyền vào l 1 (m) l 2 (m) g tt s-d (kN/m)
2 l1 2 q l2 c Tỉnh tải của tường truyền lên dầm:
Xem gần đúng tải trọng tác dụng lên dầm là toàn bộ trọng lượng tường + trọng lượng cửa phân bố đều trên dầm
Trong đó : + gt = ng.g.g + 2ntr.tr.tr
+ ng: hệ số độ tin cậy đối với gạch xây
+ ntr: hệ số độ tin cậy đối với lớp vữa trát
+ g : Trọng lượng riêng của gạch ống g = 15 kN/m 3
+ tr : Trọng lượng riêng của lớp vữa trát tr = 18 kN/m 3
+ g : Chiều dày lớp gạch xây
+ tr : Chiều dày lớp vữa trát tường
+ St(m 2 ): diện tích bao quanh tường
+ Hệ số độ tin cậy đối với tường và cửa.(ng=1,1; nc=1,3)
+ c = 0,25(kN//m 2 ): trọng lượng tiêu chuẩn của 1m 2 cửa kính khung gỗ
=> Tải trọng tường + cửa phân bố đều trên dầm là : qt = ∑G/ld
- Trọng lượng tường trên dầm đang xét được tính như sau: gt = 1.1x15x0.2 + 2x1.3x18x0.015 = 4.002 kN/m 2
- Tính toán tương tự cho các nhịp 2-3; 3-4; 4-5 ta có kết quả trong bảng sau:
Bảng 5 3 Tĩnh tải tường truyền lên dầm
Tổng tĩnh tải phân bố trên các nhịp dầm được tính: g tt = g d tt g tt s d + q t (kN/m)
Bảng 5 4 Tổng tĩnh tải phân bố trên dầm D1
Nhịp dầm g tt d ∑g tt s-d q t ∑g tt
Hoạt tải phân bố do sàn truyền vào dầm D1 tính toán tương tự như trường hợp tĩnh tải do sàn truyền vào dầm, ở đây ta thay gs thành ps
Bảng 5 5 Bảng tính hoạt tải phân bố do sàn truyền vào dầm D1 Ô sàn
Kích thước sàn Hoạt tải sàn p tt s (kN/m 2 )
Dạng tải trọng Hoạt tải do sàn truyền vào l 1 (m) l 2 (m) P tt s d (kN/m)
5.4.1 Sơ đồ chất tải a Sơ đồ tĩnh tải:
Hình 5 6 Sơ đồ tĩnh tải dầm D1 (Đơn vị: q(kN/m)) b Sơ đồ hoạt tải:
Hình 5 7 Sơ đồ các trường hợp hoạt tải dầm D1 ( Đơn vị: q(kN/m))
Dùng phần mềm SAP2000 để xác định nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra Ta có các biểu đồ nội lực như sau:
Hình 5 8 Biểu đồ nội lực dầm D1 5.4.3 Tổ hợp nội lực: a Tổ hợp mômen:
- Trong một nhịp dầm, ta tổ hợp nội lực tại 3 tiết diện: gối trái, gối phải và giữa nhịp
- Tại mỗi tiết diện, xác định 2 giá trị momen Mmax và Mmin
+ Mmax: bằng momen do TT gây ra + tổng momen của các HT có giá trị dương
+ Mmin: bằng momen do TT gây ra + tổng momen của các hoạt tải có giá trị âm
Bảng 5 6 Bảng tổ hợp momen dầm D1 (kN.m)
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m) Tổ hợp
TT HT1 HT2 HT3 HT4 HT5 M min M max M ttoán
GP 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 a Tổ hợp lực cắt:
Trong một nhịp dầm, lực cắt được tổ hợp tại bốn tiết diện chính: gối trái, 1/4 nhịp dầm, 3/4 nhịp dầm và gối phải Tại mỗi tiết diện này, cần xác định hai giá trị lực cắt Qmax và Qmin để đảm bảo tính toán chính xác.
+ Qmax: bằng lực cắt do TT gây ra + tổng lực cắt của các HT có giá trị dương
+ Qmin: bằng lực cắt do TT gây ra + tổng lực cắt của các hoạt tải có giá trị âm
Bảng 5 7 Bảng tổ hợp lực cắt dầm D1 (kN)
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m) Tổ hợp
TT HT1 HT2 HT3 HT4 HT5 Q min Q max |Q| max
5.5 Tính toán cốt thép dầm D1: (bxh 00x700mm)
- Bê tông B30 có: Rb = 17 (MPa) = 170 (daN/cm 2 ); Rbt = 1,2 (MPa) = 12 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ < 10 dựng thộp CI cú Rs = Rsc = 225 MPa = 225 (N/mm 2 )
- Cốt thộp 10 ≤ ỉ dựng thộp CII cú Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 (daN/cm 2 )
- Với dầm % hợp lý trong khoảng 0,6% đến 1,5%, min = 0,15%
- Tính toán cho nhịp và gối điển hình trục 1-2: a Tính toán tiết diện chịu momen âm: ( Gối phải nhịp 1)
- Gối phải nhịp 1 có Mmin= -292,63 kN.m
- Diện tích cốt thép yêu cầu:
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
30.63 = 0,95 % > min % = 0,1% (thỏa mãn) Vậy ta chọn 4Ф20 + 2 Ф22 có AS CH = 20,17 cm 2 b Tính toán tiết diện chịu momen dương:
- Giữa nhịp trục 1-2 có Mmax= 204,04 kN.m
- Diện tích cốt thép yêu cầu:
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
30.63 = 0,65 % > min % = 0,1% (thỏa mãn) Vậy ta chọn 2Ф22+ 2Ф22 có AS CH = 13,89cm 2 ; %= 0,73%
Bảng 5.8 Bảng tính toán cốt thép dọc dầm D1
M ttoán b h a h o A s TT μ TT A s ch μ BT
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (%) (cm 2 ) (%)
5.5.3 Tính cốt thép đai a Chọn vật liệu:
- Bêtông cấp độ bền B30 có:
- Hệ số điều kiện làm việc b = 0,9 ;
- Thép: Nhóm CI có Rsw = 175 MPa; Es = 21×10 4 Mpa b Tính toán cốt đai:
- Kiểm tra điều kiện tính toán: với Qmax = 20794 daN
Qmax = 20794 daN > Q b min = 12247,2 daN Cần tính đai chịu lực cắt
- Giả sử chọn cốt đai 8 asw = 0,503 cm 2 số nhánh đai n = 2
schọn≤min (stt;sct;smax)
- Chiều cao tiết diện: hp0>450 nên:
+ Đoạn gần gối tựa: min( ;300) 233 ct 3 s h mm
+ Đoạn giữa nhịp: min( 3 ;300) 300 ct 4 s h mm
- Vậy trong dầm ta bố trí cốt đai gần gối 8a150,giữa dầm 8a250
- Kiểm tra khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông :
Không cần tính cốt xiên chịu cắt
+ Chọn đai 6s150 hai nhánh gần gối tựa đoạn
4 l + Chọn đai 6a250 hai nhánh đoạn giữa nhịp
Chương 6: TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 2
6.1 Sơ bộ kích thước cột, dầm vách
Hình dáng tiết diện cột có thể là chữ nhật, vuông, tròn hoặc các hình dạng như chữ T, I, vòng khuyên Sự lựa chọn hình thức tiết diện cột phụ thuộc vào sự phối hợp giữa bên thiết kế kiến trúc và chủ đầu tư, dựa trên các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công.
+ Về kiến trúc: các yêu cầu về thẩm mỹ, sử dụng không gian
+ Về kết cấu: kích thước tiết diện cột phải đảm bảo độ bền và độ ổn định
+ Về thi công: việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc chế tạo và lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông
=> Trong đó, vấn đề về kết cấu là cần được quan tâm hơn cả
+ Về độ ổn định: độ mảnh phải đảm bảo: 0 gh
Trong đó: + i là bán kính quán tính của tiết diện Với cột có tiết diện hình vuông hoặc chữ nhật thì i = 0,288.b (b là cạnh ngắn của tiết diện cột)