kiÕn tróc
khái quát nhiệm vụ kiến trúc
Thái Nguyên là một tỉnh có trung tâm chính trị - kinh tế - văn hóa khá phát triển, trong những năm gần đây với sự phát triển của nền kinh tế thị trờng cùng với sự gia tăng dân số đô thị, khối lợng xây dựng nhà ở, công trình phúc lợi công cộng, cơ sở hạ tầng cũng tăng lên khá nhanh Tỉnh Thái nguyên ngày càng phát triển với các ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ thương mại đã góp phần quan trọng trong việc gia tăng giá trị tổng sản phẩm của tỉnh Thu nhập bình quân trên đầu người tăng, đời sống nhân dân đ- ược nâng cao.
Trong công cuộc đổi mới của toàn xã hội, nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng cho lực lượng vũ trang trong toàn quân nói chung và Trờng Quân sự Quân khu 1 nói riêng là sự cần thiết và cấp bách Xét nhu cầu và khả năng ngân sách Nhà nước đầu tư cho Quốc phòng, Chủ đầu tư quyết định xây dựng một căn nhà 5 tầng, có 15 phòng học, kết hợp 5 phòng nghỉ của giáo viên để đáp ứng phần nào nhu cầu sử dụng.
1 Tên công trình: Giảng đờng Trờng Quân sự Quân khu 1
2 Nhiệm vụ và chức năng: Giảng đờng Trờng Quân sự QK1 đợc xây dựng trong nội thành Thành phố Thái Nguyên, theo tổng quy hoạch phát triển chung của Trờng Công trình đã góp phần giải quyết đợc những nhu cầu học tập và giảng dạy của nhà trờng
2 Chủ đầu t: Trừơng Quân sự Quân khu 1
3 Địa điểm xây dựng và vị trí giới hạn:
- Địa điểm xây dựng: Thành phố Thái Nguyên - Tỉnh Thái Nguyên Vị trí xây dựng nằm trong khuôn viên của trờng tại thành phố.
- Hình dạng và diện tích khu đất: Khu đất xây dựng công trình có hình chữ nhật, với diện tích 1.200m2
+ Phía Nam (mặt trớc của nhà): Sân Trờng
+ Phía Bắc (mặt sau của nhà): Giáp khu dân cư thấp tầng
+ Phía Tây (trục dọc): Nhà khách.
+ Phía Đông (trục dọc): Giáp khu đất chưa xây dựng
- Quy mô, công suất và cấp công trình: Công trình bao gồm 5 tầng sử dụng, gồm 1 khối nhà hình chữ nhật:
+ Chiều cao công trình là 23,7m, chiều rộng là 13,5m chia thành 2 nhịp, chiều dài là 54,45m đợc chia thành 14 bớc cột.
+ Diện tích xây dựng mỗi tầng: 620m2
+ Tổng diện tích sàn xây dựng: 3103m2
+ Tầng 2,3,4,5: Chiều cao tầng 3,9m, được sử dụng làm các phòng học cho các học viên của trờng
+ Tầng mái: Mái lợp tôn chống nóng, trên đó đặt bể nớc mái, xung quanh có xây tờng chắn mái.
- Cấp công trình: Công trình cấp 3.
- Các đặc điểm khác có liên quan đến điều kiện tổ chức thi công: Công trình đợc xây dựng trong khuôn viên của trờng, phục vụ cho việc đào tạo, huấn luyện lực lợng vũ trang Quân khu 1 (6 tỉnh phí Bắc: Thái Nguyên, Bắc Kạn,Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc ninh, Bắc Giang) nên đợc sự quan tâm của Bộ Quốc phòng, Bộ tư lệnh Quân khu 1, ban giám hiệu nhà tường Hiện nay mọi thủ tục pháp lý đã đợc hoàn tất Ngoài ra khu đất xây dựng bằng phẳng rộng rãi nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công công trình.
các giải pháp thiết kế kiến trúc của công trình
- Tầng 1 có chiều cao 4,5 m đợc bố trí 3 phòng học (2 phòng học có diện tích 113m2, 1phòng học có diện tích 151m2), một phòng nghỉ giáo viên diện tích 36m2 Ngoài ra các tầng còn được bố trí 1 khu vệ sinh diện tích 43,7m2 và đợc chia thành hai ngăn cho nam và nữ, 1 cầu thang ở giữa nhà, một hành lang để thuận tiện cho giao thông trong nhà Ngoài ra ở tầng này còn bố trí một sảnh ở giữa nhà.
- Tầng 2,3,4,5 có chiều cao 3,9m, mỗi tầng bố trí 3 phòng học, một phòng nghỉ giáo viên, một khu vệ sinh giống như ở tầng 1.
- Tầng mái: mái lợp tôn liên doanh chống nóng, đồng thời tạo dáng kiến trúc cho công trình, xung quanh có xây tờng chắn mái sê nô.
Từ việc bố trí trên ta thấy là hợp lý đối với một công trình phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của đội ngũ cán bộ, học viên trong Nhà trờng.
2 Giải pháp cấu tạo và mặt cắt. a Giải pháp về mặt cắt: Các số liệu về công trình.
- Cao độ cốt tự nhiên: -0,45
- ChiÒu cao tÇng trung gian: 3,9m
- Tổng chiều cao nhà: 23,7m b Giải pháp về cấu tạo các lớp sàn: Vật liệu hoàn thiện trong nhà.
- Các phòng học, hành lang:
+ Sàn lát gạch Ceramic liên doanh 400x400.
+ Tờng trát vữa xi măng, bả matit và sơn 3 nớc màu chỉ định.
+ Trần trát vữa xi măng, bả matit và sơn 3 nớc màu trắng
+ Sàn lát gạch Ceramic liên doanh chống trơn 200x200
+ ố p gạch men 200x250, cao 2.1m, phần còn lại trát vữa xi măng, sơn màu trắng.
+ Sàn láng vữa xi măng mác 75
+ Xây bậc gạch đặc mác 75 trên bản BTCT, trát vữa xi măng.
+ Tờng xây gạch trát vữa xi măng, bả matit và sơn 3 nớc màu chỉ định.
+ Trần trát vữa xi măng, bả matit và sơn 3 nớc màu trắng
+ Tay vịn thang bằng gỗ
+ Lan can hoa sắt bằng thép 14x14, sơn dầu 3 nước theo màu chỉ định.
- Vật liệu hoàn thiện ngoài nhà:
+ Mái: Mái bằng tạo độ dốc 5%.
+ Cửa sổ: Dùng cửa gỗ panô kính.
+ Cửa đi: Dùng cửa gỗ panô kính có chip sắt.
+ Tờng: trát vữa ximăng, lăn sơn 3 nớc màu theo chỉ định.
* Cụ thể cấu tạo các lớp sàn nh sau:
- Mái tôn liên doanh màu đỏ sẫm
- Giằng tờng thu hồi mác 150#
- Ngâm láng chống thấm theo quy phạm
- Trát trần vữa XM mác 75#, dày 20
- Bả ma tít, lăn sơn 3 nớc.
- Nền lát gạch liên doanh 400x400
- Trát trần vữa XM mác 75#, dày 20
- Bả ma tít, lăn sơn 3 nớc.
- Nền lát gạch liên doanh 400x400
- Đất pha cát tôn nền, tới ẩm đầm chặt
- Lớp đất tự nhiên, đầm chặt K = 0,96.
3 Giải pháp thiết kế mặt đứng, hình khối không gian của công trình.
Mặt đứng của công trình đợc thiết kế với hình khối phong phú, kết hợp với sự thay đổi hình khối và màu sắc tạo nên sự cảm thụ độc đáo, sử dụng một số phơng pháp treo mảng, cửa hành lang có kiến trúc hiện đại để giảm sự ảnh hởng của môi trờng nắng, gió đến công trình.
Kiến trúc phù hợp với chức năng công trình và với kiến trúc tổng thể của Nhà trờng, góp phần tạo thành quần thể kiến trúc Công trình gồm 5 tầng, đồng thời kết hợp với các hệ thống kỹ thuật nh: Cấp thoát nước, điện, chống sét, điều hòa thông gió, phòng cháy chữa cháy và các công trình phù trợ đó là sân, vờn, cây cảnh Giải pháp mặt đứng hợp lý, cân đối cân bằng thể hiện sự vững chắc, mạnh mẽ, nghiêm trang hợp lý với chức năng công trình Giải pháp mặt bằng với kết cấu lựa chọn dễ dàng bố trí không gian giảng dạy và học tập, thích ứng với các mô đun tổ hợp thiết bị nội thất và các loại vật liệu hoàn thiện sẵn có tại địa phơng.
Toàn khối công trình sử dụng những đờng nét đơn giản, mạch lạc, ngang bằng Hệ thống lan can đứng, cân đối giữa hàng cột hiên, hòa nhập cùng sự thay đổi hình khối không gian giữa mảng tờng và cửa sổ hành lang, khối rỗng hành lang tạo nên sự thay đổi về hình thức kiến trúc phong phú Công trình đ- ợc thiết kế đồng dạng ở các mặt, tạo góc nhìn hợp lý từ các phía và qui mô phù hợp chức năng sử dụng, góp phần tham gia vào kiến trúc chung của nhà trưêng
Phía trớc Giảng đường là khoảng sân có các bồn cây cảnh, mở ra một không gian thoáng mát và rộng rãi đa lại cảm giác thoải mái cho ngời sử dụng Phía bên phải của lối ra vào là sát với khu tập thể lực của cán bộ, học viên nhà trường Phía sau bố trí các công trình phụ trợ nh bể nớc, bể phốt,máy bơm nớc bố trí dới gầm cầu thang tầng 1, nơi này thuận tiện cho công việc phục vụ nước sinh hoạt cũng nh phục vụ công tác PCCC Trên cơ sở mặt bằng công trình, phòng nghỉ của giáo viên đợc bố trí ở giữa các phòng học tạo nên sự hợp lý của công trình.
các Giải pháp Kỹ thuật công trình
1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:
- Tiêu chuẩn thiết kế trờng đại học TCVN 3981-1985
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995
- Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép TCVN 5574-91
- Tiêu chuẩn thiết kế móng công trình 20TCN-21-86 và TCXD 4578
- Quy phạm thiết kế chống sét cho các công trình kiến trúc QPXD 46-71.
- Chiếu sáng tự nhiên theo tiêu chuẩn TCXD 29-66
- Chiếu sáng nhân tạo theo tiêu chuẩn TC 16-64
- Tiêu chuẩn PCCC cho nhà và công trình TCVN 2622-78.
2 Giải pháp kết cấu. Đây là công trình thuộc nhóm C, công trình cấp 3, phơng án thiết móng được thiết kế dựa trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất dự kiến là móng băng giao thoa kết hợp với móng trụ BTCT đối với móng cột hiên Phần thân đợc thiết kế cột BTCT, dầm sàn BTCT toàn khối kết hợp với xây tờng chèn Tờng xây gạch tuynel M75, vữa XMCV M50, sử dụng các loại vật liệu sản xuất, khai thác tại địa phơng Tờng, dầm, trần được trát vữa XMC M50 dày 1,5cm sau đó được sơn bằng sơn kháng kiềm bên ngoài để chống rêu mốc Toàn bộ cửa sổ và cửa đi làm bằng gỗ pa nô kính trắng dày 5mm Mái đuơc lợp chống nóng bằng tôn AUSTNAM màu đỏ, đợc đỡ bằng xà gồ thép đúc U 80 x 40 x 0,45 Nền nhà đợc sử dụng gạch Ceramic 30 x 30 Sân đợc đệm BTGV vữa M25 và lát gạch TERÊJÔ chống trơn Toàn bộ thiết bị điện, nớc sử dụng vật liên doanh trong nớc.
3 Hệ thống thông gió, chiếu sáng.
- Thông hơi thoáng gió là một yêu cầu quan trọng đối với công trình,nhằm bảo đảm sức khoẻ cho con ngời Nhất là khi học tập căng thẳng nên cần phải thông thoáng Công trình nhờ mặt bằng hình chữ nhật, bốn mặt đợc tiếp xúc với thiên nhiên nên đợc đảm bảo thông gió tự nhiên, mặt ngoài của mỗi tầng đều là hệ thống cửa sổ gỗ panô kính, bố trí rèm chắn nắng, kết hợp với t- ờng 220 đảm bảo cách nhiệt cho công trình
- Công trình có hệ thống quạt trần, để điều tiết nhiệt độ và khí hậu đảm bảo yêu cầu thông thoáng cho học tập và giảng dạy.
- Tại các phòng vệ sinh có hệ thống quạt thông gió.
4 Hệ thống giao thông nội bộ.
- Phơng tiện giao thông theo phơng đứng của toàn công trình: 1 thang bộ được bố trí ở giữa giúp cho việc lên xuống thuận tiện cho mọi ngời trong quá trình hoạt động cũng nh khi có sự cố xảy ra.
- Theo phơng ngang là các hệ thống hành lang chạy dọc trớc nhà, các hành lang này tơng đối rộng rãi nối các phòng với nhau và nối với cầu thang bộ Toàn bộ công trình có một sảnh chung tầng 1.
5 Hệ thống cấp thoát nớc.
- Cấp nớc: Nguồn nước cung cấp cho công trình được lấy từ hệ thống cấp nớc của Nhà trường, đưa lên téc nước mái và từ téc nớc mái cấp cho các vị trí sử dụng.
- Thoát nước: Vì hệ thống thoát nớc bao gồm cả thoát nớc ma và nớc thải nên ống thu nớc từ sênô được bố trí ở ngoài công trình nhằm bảo đảm thoát nớc kịp thời và thoát ra theo hệ thống thoát nớc của thành phố.
- Dùng nguồn điện đợc cung cấp từ thành phố, công trình có trạm biến chung với hệ thống biến áp của trờng
- Trang thiết bị điện trong công trình đợc lắp đặt đầy đủ trong các phòng, phù hợp với chức năng sử dụng, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, an toàn khi vận hành Trạm điện đợc đặt ngoài công trình, đảm bảo yêu cầu về chống cháy. dây dẫn điện trong phòng đợc đặt ngầm trong tờng, có lớp vỏ cách điện an toàn Dây dẫn theo phơng đứng đợc đặt trong các hộp kỹ thuật.
- Hệ thống chống sét công trình lấy theo quy định trong "Quy phạm thiết kế chống sét cho các công trình kiến trúc" QPXD 46-84 Phần thu sét đợc làm bằng các kim thu sản xuất bằng thép đầu có mạ thiếc, sau đó dẫn sét xuống an toàn và hiệu quả bằng dây thoát sét sản xuất bằng thép có đờng kính từ 10- 12mm Tản nhanh năng lợng sét vào đất bằng hệ thống nối đất bao gồm: cọc đóng xuống đất có L = 2,5m, bằng thép góc hoặc ống kim loại tròn, dây tản sét trong đất đợc làm thép D16mm.
8 Giải pháp phòng cháy và chữa cháy.
Giải pháp phòng cháy, chữa cháy phải tuân theo tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng của Việt Nam hiện hành Hệ thống phòng cháy chữa cháy phải đợc trang bị các thiết bị sau:
Hệ thống vòi và hộp chữa cháy; Hộp đựng ống mềm và vòi phun nớc đợc bố trí ở các vị trí thích hợp của từng tầng; Các hộp vòi chữa cháy đảm bảo chữa cháy cho toàn công trình khi có cháy xảy ra.
Máy bơm nớc chữa cháy đợc đặt ở tầng kĩ thuật Bơm chữa cháy đợc lắp đặt để cung cấp nớc chữa cháy cho hệ thống hộp vòi chữa cháy Bơm chữa cháy đặt cùng bơm sinh hoạt trong phòng bơm, bố trí 1 bơm động cơ điện và một bơm động cơ xăng
Bể chứa nớc chữa cháy dùng kết hợp bể nớc sinh hoạt ở bên ngoài, phải luôn đảm bảo dự trữ nớc cứu hoả theo yêu cầu.
Hệ thống chống cháy tự động bằng hoá chất.
Hệ thống báo cháy gồm: đầu báo khói, hệ thống báo động.
Bố trí 2 họng chờ nối với xe chữa cháy bên ngoài công trình
Các hành lang cầu thang đảm bảo lu lợng ngời lớn khi có hỏa hoạn, 1 thang bộ bố trí ngay giữa nhà có kích thớc phù hợp với tiêu chuẩn kiến trúc và thoát hiểm khi có hoả hoạn hay các sự cố khác.
Các bể chứa nớc trong công trình đủ cung cấp nớc cứu hoả trong 2 giờ. Khi phát hiện có cháy, phòng bảo vệ và quản lý sẽ nhận đợc tín hiệu và kịp thời kiểm soát khống chế hoả hoạn cho công trình
kÕt cÊu
Phân tích - lựa chọn giải pháp kết cấu công trình
I Giải pháp về hệ kết cấu chịu lực:
1 Các dạng kết cấu cơ bản:
1.1 Kết cấu khung chịu lực: Bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu này có u điểm là có không gian lớn, bố trí mặt bằng linh hoạt, có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng của công trình, tuy nhiên độ cứng ngang nhỏ, khả năng chống lại tác động của tải trọng ngang kém, hệ dầm thờng có chiều cao lớn nên ảnh hởng đến công năng sử dụng và tăng chiều cao nhà Các công trình sử dụng kết cấu khung thờng là những công trình có chiều cao không lớn, với khung BTCT không quá 20 tầng, với khung thép cũng không quá 30 tầng.
1.2 Kết cấu vách cứng: Là hệ thống các vách vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải trọng ngang Loại kết cấu này có độ cứng ngang lớn, khả năng chống lại tải trọng ngang lớn, khả năng chịu động đất tốt Nhng do khoảng cách của tờng nhỏ, không gian của mặt bằng công trình nhỏ, việc sử dụng bị hạn chế, kết cấu vách cứng còn có trọng lợng lớn, độ cứng kết cấu lớn nên tải trọng động đất tác động lên công trình cũng lớn và đây là đặc điểm bất lợi cho công trình chịu tác động của động đất Loại kết cấu này đợc sử dụng nhiều trong công trình nhà ở, công sở, khách sạn.
1.3 Kết cấu tờng chịu lực: Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tờng phẳng Tải trọng ngang truyền đến các tấm tờng thông qua các bản sàn đợc xem là cứng tuyệt đối Trong mặt phẳng của chúng các vách cứng (chính là tấm tờng) làm việc nh thanh công xôn có chiều cao tiết diện lớn.Với hệ kết cấu này thì khoảng không bên trong công trình còn phải phân chia thích hợp đảm bảo yêu cầu về kết cấu.
Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều kiện kiến trúc của công trình khó có thể bố trí vị trí các tờng cứng cho hợp.
2 Các dạng kết cấu hỗn hợp:
2.1 Kết cấu khung - giằng: là hệ kết cấu kết hợp giữa khung và vách cứng, lấy u điểm của loại này bổ sung cho nhợc điểm của loại kia, công trình vừa có không gian sử dụng tơng đối lớn, vừa có khả năng chống lực bên tốt. Vách cứng trong kết cấu này có thể bố trí đứng riêng, cũng có thể lợi dụng t - ờng thang máy, thang bộ, đợc sử dụng rộng rãi trong các loại công trình.
2.2 Kết cấu sơ đồ giằng : Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tơng ứng với diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác nh lõi, tờng chịu lực. Trong sơ đồ này thì tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén.
3 Giải pháp về vật liệu:
Hiện nay ở Việt Nam, vật liệu dùng cho kết cấu nhà cao tầng thờng sử dụng là bêtông cốt thép và thép (bêtông cốt cứng).
- Công trình bằng thép với thiết kế dạng bêtông cốt cứng đã bắt đầu đơc xây dựng ở nớc ta Đặc điểm chính của kết cấu thép là cờng độ vật liệu lớn dẫn đến kích thớc tiết diện nhỏ mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực Kết cấu thép có tính đàn hồi cao, khả năng chịu biến dạng lớn nên rất thích hợp cho việc thiết kế các công trình cao tầng chịu tải trọng ngang lớn Tuy nhiên nếu dùng kết cấu thép cho nhà cao tầng thì việc đảm bảo thi công tốt các mối nối là rất khó khăn, mặt khác giá thành công trình bằng thép thờng cao mà chi phí cho việc bảo quản cấu kiện khi công trình đi vào sử dụng là rất tốn kém, đặc biệt với môi trờng khí hậu Việt Nam, và công trình bằng thép kém bền với nhiệt độ, khi xảy ra hoả hoạn hoặc cháy nổ thì công trình bằng thép rất dễ chảy dẻo dẫn đến sụp đổ do không còn độ cứng để chống đỡ cả công trình. Kết cấu nhà cao tầng bằng thép chỉ thực sự phát huy hiệu quả khi cần không gian sử dụng lớn, chiều cao nhà lớn (nhà siêu cao tầng), hoặc đối với các kết cấu nhịp lớn nh nhà thi đấu, mái sân vận động, nhà hát, viện bảo tàng (nhóm các công trình công cộng).
- Bêtông cốt thép là loại vật liệu đợc sử dụng chính cho các công trình xây dựng trên thế giới Kết cấu bêtông cốt thép khắc phục đợc một số nhợc điểm của kết cấu thép nh thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trờng và nhiệt độ, ngoài ra nó tận dụng đợc tính chịu nén rất tốt của bêtông và tính chịu kéo của cốt thép nhờ tính chất làm việc chung giữa chúng Tuy nhiên vật liệu bêtông cốt thép sẽ đòi hỏi kích thớc cấu kiện lớn, tải trọng bản thân của công trình tăng nhanh theo chiều cao khiến cho việc lựa chọn các giải pháp kết cấu để xử lý là phức tạp Do đó kết cấu bêtông cốt thép thờng phù hợp với các công trình dới 30 tầng.
4 Phân tích lựa chọn phơng án kết cấu phần thân:
Trên cơ sở đề xuất các phơng án về hệ kết cấu chịu lực chính và vật liệu nh trên, với quy mô của công trình gồm 5 tầng thân, tổng chiều cao khoảng 20,4 m, phơng án kết cấu tổng thể của công trình đợc lựa chon nh sau:
- Về hệ kết cấu chịu lực : Tận dụng u thế và khả năng thi công, chọn giải pháp kết cấu là hệ khung chịu lực với sơ đồ kết cấu khung Trong đó khung chịu tất cả tải trọng ngang tác dụng vào công trình và phần tải trọng đứng tơng ứng với diện chịu tải của nó Hệ thống khung bao gồm các hàng cột và hệ thống dầm sàn tăng độ ổn định cho hệ kết cấu.
- Về vât liệu : Trên thực tế các công trình xây dựng của nớc ta hiện nay vẫn sử dụng bêtông cốt thép là loại vật liệu chính Chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công với loại vật liệu này, đảm bảo chất lợng công trình cũng nh các yêu cầu kỹ, mỹ thuật khác Em dự kiến chon vật liệu bêtông cốt thép sử dụng cho toàn bộ công trình nh sau:
+ Bêtông dùng cho các cấu kiện mác 250 (Rn = 110 kG/cm 2 ).
+ Cèt thÐp D < 12 nhãm AI: Ra = 2300kG/cm 2 ; Ra® 00 kG/cm 2 ; + Cèt thÐp D > 12 nhãm AII: Ra = Rsc = 2800 kG/cm 2
+ Cèt thÐp D > nhãm AIII: Ra = 3600kG/cm 2
5 Giải pháp móng cho công trình:
Vì công trình là nhà thấp tầng (5 tầng) nên tải trọng đứng truyền xuống móng nhân theo số tầng là khá lớn Mặt khác vì chiều cao công trình khoảng23,7m nên tải trọng ngang (gió, động đất) tác dụng là lớn, đòi hỏi móng có độ công trình truyền xuống.
- Móng cọc đóng: Ưu điểm là kiểm soát đợc chất lợng cọc từ khâu chế tạo đến khâu thi công nhanh Nhng hạn chế của nó là tiết diện nhỏ, khó xuyên qua ổ cát, thi công gây ồn và rung ảnh huởng đến công trình thi công bên cạnh đặc biệt là khu vực thành phố Hệ móng cọc đóng không dùng đợc cho các công trình có tải trọng quá lớn do độ sâu các cọc không đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình, còn nếu đóng qua nhiều cọc thì không đảm bảo yêu cầu về cấu tạo.
- Móng cọc ép: Loại cọc này chất lợng cao, độ tin cậy cao, thi công êm dịu Hạn chế của nó là khó xuyên qua lớp cát chặt dày, tiết diện cọc và chiều dài cọc bị hạn chế Điều này dẫn đến khả năng chịu tải của cọc cha cao.
* Từ phân tích ở trên, với công trình này xây trong nội thành TP Thái Nguyên việc sử dụng cọc ép sẽ đem lại sự hợp lý về khả năng chịu tải, hiệu quả kinh tế và đảm bảo khả năng thi công.
II Lựa chọn phơng án kết cấu sàn:
Xác định tảI trọng tác dụng
I Cơ sở xác định tảI trọng tác dụng lên công trình:
- Tải trọng tác động lên công trình xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95
- Tĩnh tải: Giải pháp kiến trúc đã lập, cấu tạo các lớp vật liệu
- Hoạt tải sử dụng căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 2737-95
- Hoạt tải gió tính cho tải trọng gió tĩnh TCVN 2737-95
II xác định tảI trọng đơn vị:
Tĩnh tải bao gồm trọng lợng bản thân các kết cấu nh cột, dầm, sàn và tải trọng do tờng, vách kính đặt trên công trình.
Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn Cấu tạo các lớp sàn phòng làm việc, phòng ở và phòng vệ sinh nh hình vẽ sau Trọng lợng phân bố đều các lớp sàn cho trong bảng sau.
Cấu tạo các loại sàn:
- Bêtông gạch vỡ #50 dày 100mm
- Lớp cát tôn nền tới nớc đầm kĩ
* S1 (sàn phòng các tầng, ban công)
- Vữa trát trần dày 15mm
- Gạch ceramic chống trơn 200x200 dày 10mm
- Lớp màng chống thấm dày 5mm
- Vữa trát trần dày 15mm
- Mái tôn liên doanh màu đỏ thẫm
- Tờng thu hồi dày 110mm
- Vữa trát trần dày 15mm
* Trọng lợng bản thân sàn ở: g i = n i i h I
Bảng 2.1: Tính tĩnh tải sàn các tầng
Các lớp sàn Chiều dày lớp
TT tiêu chuÈn (kG/kG/ m 2 )
TT tÝnh toán (kG/kG/ m 2 )
-Lớp gạch lát sàn Ceramic 10 2000 20 1.1 22
-Bản sàn bêtông chịu lực 100 2500 250 1.1 275
- Lớp vữa lót trát(hai lớp) 35 2000 70 1.3 91
Sàn vệ sinh trên đó có xây các tờng ngăn chia các ô VS nên khi phần này ta tính toán dồn về theo m 2 sàn
Bảng 2.2: Tính tĩnh tải sàn vệ sinh
Các lớp sàn Chiều dày lớp
TT tiêu chuÈn (kG/kG/m 2 )
TT tÝnh toán (kG/kG/m 2 )
- Lớp gạch ceramic chống trơn 10 2000 20 1.1 22
- Bản sàn bêtông chịu lực 100 2500 250 1.1 275
TảI trọng do tờng ngăn 110 có tổng chiều dài 6m cao 2,4m 710*6/(9*5,4/2) = 194
Bảng 2.3: Tính tĩnh tải sàn mái (M) (phần bê tông)
Tải trọng đơn vị của mái: do mái xây tờng thu hồi và lợp tôn nên không cần đổ bê tông chống thấm , bê tông tạo dốc mái gồm 2 thành phần: Tĩnh tải do sàn bê tông cốt thép:
Các lớp sàn Chiều dày lớp (kG/kG/ m 3
TT tiêu chuÈn (kG/kG/ m 2 )
TT tÝnh toán (kG/kG/ m 2 )
- Bản sàn bêtông chịu lực 100 2500 250 1.1 275
Tĩnh tải mái tôn và hệ xà gồ:
Các lớp sàn Chiều dày lớp
TT tiêu chuÈn (kG/kG/ m 2 )
TT tÝnh toán (kG/kG/ m 2 )
-Trọng lợng bản thân xà gồ 30 1.05 32
Riêng tải trọng tờng chắn mái đợc tính ở phần tải trọng tờng tác dụng lên khung
Trọng lợng tờng trên ô sàn nào đợc qui về tải trọng trung bình trên 1m 2 ô sàn đó, tờng nào ở trên dầm thì đợc qui về tải trọng trên 1m dài dầm.
Têng x©y 220 díi dÇm 22x70cm cao 3,2m
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/ m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/ m)
Tải tuờng phân bố trên 1m dài 1322 1489
Têng x©y 220 díi dÇm 22x30cm cao 3,6m
Các lớp Chiều dày lớp
Tải tờng phân bố trên 1m dài 1505 1695
Tải tuờng có cửa (tính đến hệ số cửa 0.75): 1129 1271
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/ m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/ m)
Tải tuờng phân bố trên 1m dài 258 296
Tải tuờng có hoa sắt (tính đến hệ số
Tờng thu hồi cao 3,6m dày 110
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/m)
- Tải tờng phân bố trên 1m dài 619 710
Tờng thu hồi cao 0,15m dày 110
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/ m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/ m)
- Tải tờng phân bố trên 1m dài 39 44
Tờng chắn mái cao 0,4 m dày 110
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/ m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/ m)
- Tải tờng phân bố trên 1m dài 103 118
Các lớp Chiều dày lớp (mm)
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/m)
- Tải phân bố trên 1m dài dÇm 183 205
Các lớp Chiều dày lớp (mm)
TT tiêu chuÈn (Kg/KG/m)
TT tÝnh toán (Kg/KG/m)
- Tải phân bố trên 1m dài dÇm 427 478
1.3 Hoạt tải ngời và thiết bị.
Tải trọng hoạt tải ngời và thiết bị trên sàn các tầng đợc lấy theo bảng mẫu của tiêu chuÈn TCVN: 2737-95
Phòng các chức năng TT tiêu chuÈn
- Mái không có ngời sử dụng 75 1.3 98
Tải trọng gió(đợc dồn thẳng vào khung ở mục sau)
III Dồn tải trọng về khung phẳng trục 4
Theo yêu cầu kiến trúc, các trục dầm đợc bố trí lệch so với tâm cột, vì vậy để chia tải về các dầm thuộc khung trục 4, ta lấy trục chia là trục kiến trúc ( trục tờng ) Theo phơng tính toán của khung độ lệch tâm này sẽ không ảnh hởng đáng kể đến sơ đồ kết cấu và tải trọng Tải trọng bản thân của dầm và cột sẽ đợc phần mềm tự động nhập khi tính toán a Tĩnh tải: gt2 gt2 gt1 tổng tĩnh tải tác dụng lên k4 tĩnh tải t ờng+ dầm+ cột g3 g2 g1
B D gs88kG/m2 gt89kG/m gs88kG/m2 t êng 220 cao 3,2m t ê n g 1 1 0 la n c a n c a o 1 m c ã g t= 2 2 2 k g /m tư ờngư220ưcaoư3,6mưcóưlỗưcửa gt71kG/m2
B D tĩnh tải tầng điển hình vào khung tĩnh tải sàn gs1 gs1
Tính toán tải trọng phân bố vào khung:
- Nhịp AB: g1= gdAB= 205KG/m g2= gdAB+gs1= 205+388.2,420KG/m
Tính toán tải trọng tập trung :
- G1= Gsan1+Gdd+Gtlc+GCộtVới Gsan =gs.Fi, Fi là diện tích tải sàn
Vậy ta có sơ đồ chất tĩnh tải tầng điển hình nh sau :
3138kg c b d tổng tĩnh tải tác dụng lên k4 tầng 1,2 tổng tĩnh tải tác dụng lên k4 tầng 3,4
Tính toán tải trọng phân bố :
B D tĩnh tải t ờng chắn mái lực tập trung tại t ờng chắn mái khi chuyển vào khung cho ta 1 lực tập trung và 1 mômen tĩnh tải sàn mái+dầm g3 g2 g1
B D tĩnh tải mái vào khung gt1 M gm1 gm1
- Nhịp AB: gdAB= 205KG/m g1= gdAB+gsm 5+364.2,49KG/m
- Nhịp BC : gdBC= 478KG/m g2= gdBC+gsmG8+364.4,288KG/m
- Tải trọng do tôn và xà gồ đợc truyền lên tờng thu hồi sau đó dồn vào khung : gt1=gtth+gxg,mtD+35.4,20KG/m gt2=gtth+gxg,mtq0+35.4,2= 836KG/m
Tính toán tải trọng tập trung tờng tầng mái:
Vậy ta có sơ đồ chất tĩnh tải tầng mái nh sau :
170kg/m tổng tĩnh tải mái
Hoạt tải trên sàn đợc chất lệch tầng lệch nhịnh theo 2 trờng hợp sau : Víi tÇng ®iÓn h×nh :
HOạT TảI CHấT THEO TH1 điển hình
HOạT TảI CHấT THEO TH2 điển hình
Tính toán tải trọng phân bố:
- Nhịp AB: ps1= 2qhl.0,5.ln=2.360.0,5.2,4 = 756KG/m
- Nhịp BC : ps2= 2qs.0,5.ln=2.240.0,5.4,2 = 864KG/m
Tính toán tải trọng tập trung:
Vậy ta có sơ đồ sau :
HOạT TảI CHấT THEO TH1 điển hình
HOạT TảI CHấT THEO TH2 điển hình
HOạT TảI CHấT THEO TH1 TầNG mái
HOạT TảI CHấT THEO TH2 TầNG mái
345 c b d pM1 pM1 c b d tĩnh tải sàn c b d
Tính toán tải trọng phân bố:
- Nhịp AB: pm1= 2qhl.0,5.ln=2.98.0,5.2,4 = 206KG/m
- Nhịp BC : pm2= 2qs.0,5.ln=2.98.0,5.4,2 = 352KG/m
Tính toán tải trọng tập trung:
Vậy ta có sơ đồ sau :
Ta có sơ đồ chất hoạt tải vào khung nh sau :
HOạT TảI CHấT THEO TH1 mái
HOạT TảI CHấT THEO TH2 mái
89kgm hoạt tải 1 c Tải trọng ngang (Gió) :
Tải trọng gió đợc xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.2737-95 Vì công trình có chiều cao bé (H = 23,7m (tính từ cốt mặt đất)< 40,0m), do đó công trình không tính toán đến thành phần gió động.Ta chỉ xét thành phần tĩnh của tải giã.
Theo TCVN 2737-1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức: W=W 0 k.c
W 0 − giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và ®iÒu 6.4 k − hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5. c− hệ số khí động lấy theo bảng 6.
Trong trờng hợp của công trình này, có:
- Do xây dựng ở TP TháI Nguyên, nên vùng áp lực gió là IIB,
- Hệ số k thay đổi theo độ cao Z i
- Do công trình có mặt đứng thẳng và đơn giản, nên lấy c h =+0,8, c d =−0,6
Cao độ các tầng Chiều cao tÇng.
Cèt cao độ Hệ số k Tải phân bè(KG/m)
Các tầng Chiều cao tÇng.
Cèt cao độ Hệ số k Tải phân bè(KG/m)
Riêng phần tải gió tờng chắn mái đợc quy thành 1 lực tập trung đặt tại cốt mặt sàn mái.Giá trị tính toán tải trọng gió đợc quy về phân bố đều tại mức sàn:
Ta có sơ đồ chất tải trọng gió nh sau: gió trái
Xác định nội lực KHUNG TRụC 4
I Chọn phơng án tính toán nội lực khung:
1 Chọn phơng án và khai báo:
Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung phẳng ngàm tại mặt đài móng. Tiết diện cột và dầm lấy đúng nh kích thớc sơ bộ Trục dầm lấy gần đúng nằm ngang ở mức sàn.
Trục cột giữa trùng trục nhà ở vị trí các cột để đảm bảo tính chính xác so với mô hình chia tải.
Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tơng ứng, chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn.
Tĩnh tải phụ thêm và hoạt tải đợc khai báo phân bố đều lên các mức sàn Tải trọng gió tĩnh đợc khai báo là tải trọng phân bố đều gán lên các cột biên
Cụ thể ta nhập các trờng tải trọng cho công trình nh sau:
Chơng trình Sap chạy cho ta kết quả nội lực các cấu kiện của công trình.
2 Kiểm tra kết quả tính toán:
Trong quá trình giải lực bằng chơng trình Sap2000, có thể có những sai lệch về kết quả do nhiều nguyên nhân: lỗi chơng trình; do vào sai số liệu; do quan niệm sai về sơ đồ kết cấu: tải trọng Để có cơ sở khẳng định về sự đúng đắn hoặc đáng tin cậy của kết quả tính toán bằng máy, ta tiến hành một số tính toán so sánh kiểm tra nh sau.
Một số kiểm tra kết quả tính toán từ chơng trình SAP2000
Sau khi có kết quả nội lực từ chơng trình Sap 2000 Chúng ta cần phải đánh giá đợc sự hợp lý của kết quả đó trớc khi dùng để tính toán Sự đánh giá dựa trên những kiến thức về cơ học kết cấu và mang tính sơ bộ, tổng quát, không tính toán một cách cụ thể cho từng phần tử cấu kiện.
- Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen xem từ chơng trình Sap, cách kiểm tra nh sau:
+ Đối với các trờng hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen có dạng gần nh đối xứng (công trình gần đối xứng).
+ Đối với tải trọng ngang (gió, động đất), biểu đồ momen trong khung phải âm ở phần dới và dơng ở phần trên của cột, dơng ở đầu thanh và âm ở cuối thanh của các thanh ngang theo hớng tác dụng của tải trọng ngang.
+ Tổng lực dọc trong các chân cột tầng 1 phải bằng tổng các tải trọng đứng trên nhà:
+ Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mức tầng đó trở lên.
+ Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đờng nối tung độ momen âm đến tung độ momen dơng ở giữa nhịp có giá trị bằng ql 2
8 Sau khi kiểm tra nội lực theo các bớc trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nội lực tính đợc là đúng.
Vậy ta tiến hành các bớc tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho các cấu kiện của công trình.
II Thống kê nội lực và tổ hợp nội lực: b Kết quả nội lực:
Nội lực cột đợc xuất ra 2 tiết diện còn dầm thì xuất ra tại 3 tiết diện
Text m Text Text Kgf Kgf Kgf-m
Text m Text Text Kgf Kgf Kgf-m
2 Tổ hợp nội lực: a Cơ sở cho việc tổ hợp nội lực:
- Tổ hợp nội lực nhằm tạo ra các cặp nội lực nguy hiểm có thể xuất hiện trong quá trình làm việc của kết cấu Từ đó dùng để thiết kế thép cho các cấu kiện.
Sau khi có kết quả nội lực ta tiến hành tổ hợp nội lực:
Tổ hợp nội lực cần tìm ra những cặp nội lực nguy hiểm nhất có thể xuất hiện nhất ở mỗi tiết diện Tìm ra 2 tổ hợp: Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II:
- Tổ hợp cơ bản I: Gồm Tĩnh tải + một hoạt tải sử dụng.
- Tổ hợp cơ bản II: Tĩnh tải + 0.9x(tổng các hoạt tải gây ra cùng dấu). Không đợc có hai tải trọng gió Đối với cột: Nội lực cột đợc xuất ra theo hai mặt cắt I-I (chân cột) và II-
II (đỉnh cột) Tổ hợp nội lực tiến hành theo phơng X, tìm ra các cặp nội lực nguy hiÓm :
+ Mtu,Nmax Đối với dầm: Nội lực dầm đợc xuất ra theo các mặt cắt đầu dầm, vị trí giữa dầm nơI đặt các lực tập trung và cuối dầm.Tổ hợp nội lực tiến hành theo một phơng nằm trong mặt phẳng uốn của dầm, tìm ra các cặp nội lực nguy hiÓm:
- Khi tổ hợp nội lực cần theo các nguyên tắc sau:Tải trong thờng xuyên luôn đợc kể đến trong mọi trờng hợp, không kể dấu thế nào.
- Không kể đồng thời hai tải trọng gió, động đất trong cùng một tổ hợp. Trong bảng tổ hợp nội lực có một số ô để trắng vĩ dụ nh: Mxmax,Nt, Myt là do cặp này không xuất hiên.
Sau khi có kết quả tổ hợp ta tiến hành chọn cặp nội lực để tính toán cho các tiết diện của cột và dầm: Đối với cột chọn các cặp nội lực sau: (|Mmax|,Nt, Qt)
(Mt,Nt, Qmax) e0 max( víi e0=M/N) Đối với dầm chọn các cặp nội lực sau:
Tại tiết diện chịu mômen dơng ( giữa nhịp) chọn M+ max, Qt
Tại tiết diện chịu mômen âm (hai đầu gối) chọn M-max
TR ƯỜ NG H Ợ P T Ả I TR Ọ NG T Ổ H Ợ P C Ơ B Ả N
BảNG Tổ HợP NộI LựC CHO DầM
TR ƯỜ NG H Ợ P T Ả I TR Ọ NG T Ổ H Ợ P C Ơ B Ả N
ThiÕt kÕ thÐp khung trôc 4
I ThiÕt kÕ thÐp cét khung trôc 4:
- Bảng tổ hợp nội lực.
- TCVN 5574 - 1994 : Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép.
- Hồ sơ kiến trúc công trình.
* Một số qui định đối với việc tính cột và bố trí cốt thép:
- Tổng hàm lợng thép hợp lý t = 1%-2%.
+ Khoảng cách giữa 2 cốt thép t > 30 mm.
+ Khi h > 60 cm thì đặt cốt cấu tạo d = 12-14 mm.
+ d > 0.25d1 (d1 : đờng kính lớn nhất của cốt dọc).
+ Khoảng cách giữa các cốt đai 15d2 (d2:đờng kính bé nhất của cốt dọc) a < h/4
- Bê tông cột mác 250 # có : Rn = 1100 kG/cm 2 ; Rk = 8,8 kG/cm 2 ;
- Cốt thép dọc AII có : Ra = Ra ’ = 2800 kG/cm 2 ;
- Cèt thÐp ®ai AI cã Ra = 2150 kG/cm 2 ;
- Các giá trị khác : Eb = 2.4 10 5 kG/cm 2 ; Ea = 2.1 10 6 kG/cm 2 ; o = 0.62
- Chiều dày lớp bảo vệ ao = 2,0 cm.
(h là cạnh của phơng chiụ lực) thì bỏ qua ảnh hởng của uốn dọc ( 1).
(h là cạnh của phơng chiụ lực) cần xét đến ảnh hởng của uốn dọc, tính hệ số η làn tăng độ lệch tâm. η= 1
1−( N / N th ) Trong đó: Nth-lực dọc tới hạn xác định theo công thức sau đây
K dh J b E b + J a E a ) ở đây: Jb- mômen quán tính của tiết diện bêtông
Ja- mômen quán tính của tiết diện cốt thép lấy đối với trục đi qua trọng tâm tiết diện.
Khi cha biết Fa và Fa’ thì có thể giả thiết trớc hàm lợng cốt thép μ t =0,01ữ0,02 và tính
Kdh-hệ số xét đến ảnh hởng của tải trọng tác dụng dài hạn
Khi Mdh,có chiều tác dụng ngợc lại với M thì nó mang dấu âm và nếu tính ra KdhTính Fa’ theo công thức sau:
+ Nếu x tính theo công thức (*)(**) nhỏ hơn 0,9ho thì Fa lấy thep cấu tạo bằng μ min bh o
+ Nếu x tính theo công thức (*)(**) lớn hơn 0,9ho thì lấy σ a =0,8 R a và
Fa tính theo công thức
* Tính thép đối xứng: Tính x= N
- Nếu x > oho, tính thêm : eogh = 0.4(1.25h - oho)
So sánh eo và eogh, xét 2 trờng hợp sau :
+ Khi eo > eogh, lÊy x = oho, tÝnh
R ' a ( h o −a ' ) + Khi eo eogh, xét 2 trờng hợp :
- Khi 0.2ho eo eogh, tÝnh x = 1.8(e ogh −e o )+α o h o
Trong cả hai trờng hợp, sau khi tính x thì tính thép theo công thức :
Các cặp nội lực nguy hiểm dùng tính toán:
Cột Nội lực (kGm, kG) Th nh phành ph ần d i hành ph ạn của nội lưc (kGm, kG)
+ Chọn a o = h – a = 50 -3 = 47cm. Để cho thi công đợc đơn giản ta sẽ tính cốt thép đối xứng a Tính cốt thép với cặp 1:
* Tính toán cho cặp thứ 2:
- Độ lệch tâm ban đầu eo1 = M / N = (16153/133244).100 ,12cm
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên e'0 >
- Độ lệch tâm tính toán: e0 = e01 + e0’ = 12,12 +2 = 14,12cm
50 =6,3 eogh ,34cm VËy x=oho = 27,26cm.
- Hàm lợng trên cả tiết diện t = 2Fa / bho = 3% => hợp lý.
Chọn thép 525 (Fa = 24,54cm 2 ) b Tính cốt thép với cặp 2,3:
Tính toán hoàn toàn tơng tự có Fa2 ,2cm 2
II ThiÕt kÕ cèt thÐp cho dÇm khung trôc 4:
1.1 Tính toán cốt dọc: a Thông số thiết kế:
- Cờng độ tính toán của vật liệu:
+ Bêtông mác 250 có Rn = 110 kG/cm 2 , Rk = 8,8 kG/cm 2
+ Cèt thÐp nhãm AII cã Ra = 2800 kG/cm 2 , Rad = 1800 kG/cm 2
+ Tra ra hệ số o và Ao theo bảng có: o = 0,58 ; Ao 0,412
- Nội lực tính toán thép : dùng mômen cực đại ở giữa nhịp, trên từng gối tựa làm giá trị tính toán Dầm đổ toàn khối với bản nên xem một phần bản tham gia chịu lực với dầm nh là cánh của tiết diện chữ T Tuỳ theo mômen là dơng hay âm mà có kể hay không kể cánh vào trong tính toán Việc kể bản vào tiết diện bêtông chịu nén sẽ giúp tiết kiệm thép khi tính dầm chịu mômen dơng. b Tiết diện chịu mô men âm:
- Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua, chiều cao làm việc ho h - a, với a là khoảng cách từ trọng tâm lớp cốt thép đến mép chịu kéo của tiết diện
- Nếu A Ao (tức o) thì từ A tra bảng ra Diện tích cốt thép đợc tính theo công thức:
- Chọn thép và kiểm tra hàm lợng cốt thép: = Fa/bho , điều kiện
- Kích thớc tiết diện hợp lý khi hàm lợng cốt thép 0,5% 2,5%.
- Nếu A Ao thì trong trờng hợp không thể tăng kích thớc tiết diện thì phải tính toán đặt cốt thép vào vùng nén để giảm A (tính cốt kÐp). c Với tiết diện chịu mômen dơng:
- Do bản sàn đổ liền khối với dầm nên nó sẽ cùng tham gia chịu lực với sờn khi nằm trong vùng nén Vì vậy khi tính toán với mô men dơng ta phải tính theo tiết diện chữ T
Bề rộng cánh đa vào tính toán : bc = b + 2.c1
- Sàn nằm trong vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sờn, tính toàn theo tiết diện chữ T chiều rộng cánh đa vào tính toán là bc với điều kiện: mỗi bên mép bụng dầm không đợc lớn hơn 1/6 nhịp dầm và bc không lớn hơn:
Với cánh có dạng chữ T (trong trờng hợp tính các cấu kiện dầm khung trục I) thì c1 lấy giá trị bé nhất trong cá giá trị sau:
+ Trờng hợp hc < 0,05h: cánh không kể đến trong tính toán.
+ Víi dÇm cao h0cm: hc = 10 cm > 0,1h = 3cm ⇒ c1=6hc
= 60cm => chiều rộng cánh đa vào tính toán là bc"+2x60
+ Víi dÇm cao hpcm: hc = 10 cm > 0,1h = 7cm ⇒ c1=6hc
= 60cm => chiều rộng cánh đa vào tính toán là bc"+2x60
- Xác định vị trí trục trung hoà bằng cách tính Mc
Mc = Rn bc hc ( ho – 0,5 hc )
- Trờng hợp 1: Nếu M Mc trục trung hoà đi qua cánh, lúc này tính toán nh tiết diện chữ nhật bc x h
- Trờng hợp 2: Nếu M > Mc trục trung hoà đi qua sờn, lúc này tính toán nh tiết diện chữ nhật b x h.
+ Từ A tra ra , xác định Fa theo công thức:
- Trớc hết kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt, đảm bảo bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chÝnh:
+ Trong đó ko = 0,35 với bêtông mác dới 400
- Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của bêtông:
+Trong đó k1 = 0,6 đối với dầm Nếu điều kiện này thoả mãn thì không cần tính toán chỉ cần đặt cốt đai, cốt xiên theo cấu tạo, nếu không thì cần tính toán cốt đai chịu cắt.
- Tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên:
+ Lực cốt đai phải chịu: q d = Q 2
+ Chọn đờng kính cốt đai có diện tích tiết diện là fd, số nhánh của cốt đai là n.
Khoảng cách tính toán của cốt đai: u tt = R ad nf d q d
Khoảng cách cực đại của cốt đai: u max =1,5R k bh 0 2
Khoảng cách cấu tạo của cốt đai:
+ §Çu dÇm uct ( h/2 ; 150 cm ) khi h 45 cm
+ Gi÷a dÇm uct ( 3h/4 ; 50 cm ) khi h > 30 cm Khoảng cách giữa các cốt đai chọn: ud ( utt , umax , uct )
2 Thiết kế thép cho cấu kiện :
Tính toán dầm D2(22x70cm,nhịp dầm 9m,phần tử D2) khung trôc 4, tÇng 1
2.1 Thông số tính toán: a Kích thớc hình học:
- Tiết diện dầm: h = 70 cm , b = 22 cm
- Nhịp dầm: L = 900 cm b Néi lùc:
- Nội lực dầm đợc xuất ra và tổ hợp ở 3 tiết diện Trên cơ sở bảng tổ hợp nội lực, ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất tại từng tiết diện để tính toán thép.
- Bêtông mác 250, có Rn = 110 kG/cm 2 , Rk = 8,8 kG/cm 2
- Cèt thÐp nhãm AII, cã Ra= 2800 kG/cm 2 , cèt ®ai AI cã Ra®
- Tra bảng có : o = 0,58 và Ao = 0,412
2.2 Thiết kế cốt dọc: a Tiết diện chịu Momen dơng (Tiết diện II-II): M + = 16775kGm
- Sàn nằm trong vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sờn, tính toàn theo tiết diện chữ T chiều rộng cánh đa vào tính toán là bc: bc 142cm (đã tính toán ở phần trên)
Giả thiết a = 3 cm, ho = 70 – 3 = 67 (cm)
- Xác định vị trí trục trung hoà bằng cách tính Mc
Mc = Rn bc hc ( ho - 0,5 hc )/100 = 110.142.10.(67 - 0,5.10)
Mc = 89815 (KGm)) > M = 16775(kGm) Trục trung hoà đi qua cánh, tính toán nh tiết diện chữ nhật bc x h.2x70
- Chọn thép 2 25 có Fa = 9,82 (cm 2 ) μ= F a bh o = 9 ,82
22 67 =0 , 67 %> μ min =0 , 05 % b Tiết diện chịu Momen âm (Tiết diện III-III): M - = 31781kGm
- Giả thiết a = 4 cm, từ đó ho = 70 - 4 = 66 (cm)
- Chọn thép sơ bộ 322+225 (bố trí thành 2 lớp), có Fa 21,21 cm 2
- Hàm lợng cốt thép μ= F a bh o = 21 , 21
22 66 =1 , 46 % > μ min =0 , 05 % và kích thớc tiết diện là khá hợp lý khi hàm lợng cốt thép 0,5% 2,5%. c Tiết diện chịu Momen âm (Tiết diện I-I): M - = 31429 kGm
Tơng tự ta tính đuọc Fa ,8cm2 Chọn thép sơ bộ 322+225(bố trí thành 2 lớp), có Fa = 21,21 cm 2
- Néi lùc thiÕt kÕ: Qmax = -19556 kG
- Kiểm tra điều kiện 1 Q ko Rn b.ho = 0,35.110.22.66 55902(kG)
→ Thoả mãn, đảm bảo điều kiện bêtông không bị ép vỡ bởi ứng suất nén chính.
- Kiểm tra điều kiện 2 : Q k1 Rk b ho = 0,6.8,8.22.66 v66(kG)
→ Điều kiện 2 không thoả mãn Ta phải tính toán cốt đai cho dÇm.
- Chọn đai 8 thép AI, fd = 0,503 cm 2 , Rad = 1800 kG/cm 2 , nd 2
- Theo cấu tạo: do h > 45 (cm) nên uct ( h/3 = 23,3) Chọn
- Theo cấu tạo nút khung nhà:
Vậy ta chọn khoảng cách các cốt đai nh sau:
+ Hai đầu dầm (khoảng1/4 nhịp dầm) dùng 8 a150mm. + Phần còn lại dùng 8 a200mm.
(Các phần tử dầm còn lại đợc lập thành bảng tính trình bày trong phô lôc).
Bảng tính cốt thép dọc khung trục 4
M + (kG/KGm) b(kG/cm ) h (kG/cm ) a (kG/cm ) h 0
Thép chịu momen âm Thép chịu momen dương
A Fa Fa chọn A Fa tính Fa chọn
Bảng tính cốt thép đai
Cốt đai chịu cắt Điều kiện hạn chế
Số nhánh cốt đai (kG/n) f đ
(kG/cm) u (kG/cm) u c (kG/cm) 0.35*Rn*b*h 0 0.6*Rk*b*h 0
tính toán cầu thang bộ
Sàn tầng của công trình là sàn bê tông cốt thép toàn khối liên tục, các sàn đợc kê lên các dầm đổ toàn khối cùng sàn.
Xét tỷ số kích thớc ta có thể suy ra dạng sàn là loại gì và phơng pháp tính toán của sàn đó.
Số liệu tính toán của vật liệu;
- Tra hệ số o và Ao theo bảng ta có: o = 0,58 , Ao = 0,412
Bảng thống kê tải trọng
Các loại ô bản trong sàn điển hình
2 Tính sàn hành lang (Ô1: KT 2,1x3,6m): a Tải trọng:
Tải trọng toàn phần: qb = 388 + 360 = 748 (KG/m 2 ) b Sơ đồ tính:
Mặt bằng ô sàn nh hình vẽ: c Xác định nội lực:
Xét tỉ số 2 cạnh l2/l1 = 4,2/2,4 = 1,71 < 2 => tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh
+ loi: là khoảng cách nội giữa 2 mép gối tựa (khoảng cách thông thuỷ) l01=4,2-0,22=3,98m;l02=2,4-0,22=2.18m + hb = 10cm: bề dày của bản
+ Kích thớc tính toán: l1 = lo1 = 3,938m; l2 = lo2 = 2,18m Xác định nội lực:
Tính thép theo sơ đồ ngàm 4 cạch theo sơ đồ khớp dẻo:
Cắt 1 dải bản 1 m theo hớng l, l (tiết diện b 0cm; h = 10cm)
2 3 b c Để đơn giản cho thi công ta chọn phơng án bố trí thép đều theo hai phơng. Khi đó phơng trình xác định mô men có dạng: (tính theo sơ đồ khớp dẻo dựa vào phơng trình tổng quát rút ra từ điều kiện cân bằng công khả dĩ của ngoại lực và nội lực) q b l 2 t 1 (3 l t 2 −l t 1 )
12 = (2M1 + MA1 + MB1)lt2 + (2M2 + MA2 + MB2)lt1 Trong phơng trình trên có 6 mômen làm ẩn số Lấy M1 làm ẩn số chính và quy định tỷ số :
Khi đó ta sẽ tính đợc M1, sau đó dùng các tỷ số đã quy định để tính toán mômen.
Với r = l2/l1 = 3,98/2,18 = 1,79, tra bảng ta có: = 0,312;
MA2 = MB2 = 0,512 x M1 = 0,156 (Tm) d Tính toán cốt thép:
Xét tiết diện có b = 100 cm Tính với tiết diện chữ nhật bxh = 100x10cm đặt cốt đơn
- Mô men dơng (theo phơng nhịp ngắn) M = M1 = 0,304 T.m
Chọn ao = 1,5cm ho = 10 - 1,5 = 8,5 cm
> μ min =0 , 05 % Nhằm đảm bảo độ cứng cho sàn, đảm bảo sự truyền lực ngang tốt, chọn cèt thÐp 6 cã fa = 0,283 cm 2
Khoảng cách giữa các cốt thép: a=
; chọn a = 15cm, trong 1m dài có 7 thanh
F a chon =7×0 , 286=1 ,981 cm 2 > F a yc =1,6 cm 2 μ t = F a bh o = 1, 981
> μ min =0 , 05 % Vậy ta chọn 6a150 thỏa mãn yêu cầu chịu lực của bản sàn hành lang
Chọn ao = 2cm ho = 8 cm
Nhằm đảm bảo độ cứng cho sàn, đảm bảo sự truyền lực ngang tốt, chọn cèt thÐp 6 cã fa = 0,283 (cm 2 )
Khoảng cách giữa các cốt thép: a=
; chọn a 20cm, trong 1m dài có 5 thanh
F a chon =5×0 , 283=1 , 415 cm 2 > F a yc =0 ,517 cm 2 μ t = F a bh o = 1 , 415
> μ min =0 , 05 % Vậy ta chọn 6 a200 thỏa mãn yêu cầu chịu lực của bản sàn hành lang.
- Mô men âm : M = MA1 = MB1 = 0,304 T.m ;
Chọn ao = 1,5cm ho = 10-1,5=8,5 cm
> μ min =0 , 05 % Nhằm đảm bảo độ cứng cho sàn, đảm bảo sự truyền lực ngang tốt, chọn cèt thÐp 6 cã fa = 0,283 (cm 2 )
Khoảng cách giữa các cốt thép: a=
; chọn a 20cm, trong 1m dài có 5 thanh
F a chon =5 ×0 , 283=1 , 42 cm 2 > F a yc =0 , 517 cm 2 μ t = F a bh o = 1, 42
> μ min =0 , 05 % Vậy ta chọn 6 a200 thỏa mãn yêu cầu chịu lực của bản sàn hành lang Mô men âm : M = MA2 = MB2 = 0,156 T.m ;
Chọn ao = 1,5cm ho = 10-1,5 = 8,5 cm
> μ min =0 , 05 % Nhằm đảm bảo độ cứng cho sàn, đảm bảo sự truyền lực ngang tốt, chọn cèt thÐp 6 cã fa = 0,283 (cm 2 )
Khoảng cách giữa các cốt thép: a0x0,283
; chọn a 20cm, trong 1m dài có 5 thanh
F a chon =5 ×0 , 283=1 , 42 cm 2 > F a yc =0 , 517 cm 2 μ t = F a bh o = 1, 42
> μ min =0 , 05 % Vậy ta chọn 6 a200 thỏa mãn yêu cầu chịu lực của bản sàn hành lang và thỏa mãn yêu cầu cấu tạo của thép sàn
Chiều dài móc vuông là 8 cm, cốt thép phân bố ở phía dớc chọn 6 a250.
3 Tính sàn phòng học (Ô2: KT 9x4,2m): a Tải trọng, số liệu tính toán:
- Tải trọng trên bản: qb= 388 + 240 = 628 (KG/m 2 )
- Khoảng cách giữa hai mép dầm và đây cũng là nhịp tính toán của ô sàn. l02 = l2 - bd = 4,2- 0,22 = 3,98 m b Sơ đồ tính:
Mặt bằng ô sàn nh hình vẽ: c Xác định nội lực:
- Xét tỷ số 2 cạnh ô bản l 2 l 1 9 4,2 = 2,25 > 2
- Do đó xem bản làm việc theo 1 phơng, tính toán với bản kê 2 cạnh Cắt 1 dải bề rộng 1m để tính toán nh dầm theo phơng cạnh ngắn Ta có sơ đồ tính nh hình vẽ:
24 = 294,6 KGm d Tính thép cho ô sàn:
- Giả thiết lớp bảo vệ 1 cm, dự định dùng thép 8 làm cốt chịu lực nên chiều cao làm việc của bản sàn là: ho = 10 - 1- 0,4 = 8,6 cm
* Tính thép âm tại gối: Mg = 642 KGm
R a γhh 0 64200 2100×0.96×8,6 = 3,47 cm 2 Chọn 8 a150 có Fa = 3,52 cm 2
- Hàm lợng thép 100 F a bh 0 100×3,52 100×8,6 = 0,41% > min = 0,05 %
* Cốt thép mũ 8 đợc lấy bằng 1/4 lngắn = 3380/4 = 845mm (lấy 85 cm, móc vuông lấy 8cm)
* Cốt thép cấu tạo đặt 6 a250.
* Tính thép dơng lớn nhất: Mnh = 442KGm < 642 KG.m nên chọn 8 q
* Cốt thép theo phơng cạnh dài bố trí 8 a250
4 Tính thép sàn vệ sinh: (Ô3 KT: 9x2,7m) a Tải trọng:
Tải trọng trên bản: qb = 593 + 195 = 788 (KG/m 2 ) b Sơ đồ tính: c Xác định nội lực:
Xét tỉ số 2 cạnh l2/l1 = 9/2,7=3,2> 2 => tính theo sơ đồ bản loại dầm Nhịp tính toán: l01 = 2,7 - 0,22 = 2,48m
+ hbcm: bề dày của bản
+ Kính thớc tính toán: l1 = lo1 = 2,48m
- Cắt dải bản rộng b = 1m song song với phơng cạnh ngắn coi nh một dầm để tính toán
Chọn ao = 1,5cm ho = 10 - 1,5 = 8,5 cm
(cm 2 ) Chọn cốt thép 6 a200 có Fa = 1,4 (cm 2 ) thỏa mãn yêu cầu chịu lực Mô men âm: M = 0,4 T.m;
Chọn ao = 1,5cm ho = 10-1,5 = 8,5 cm
> min = 0,05 % Chọn cốt thép 8 a200 có Fa = 2,515 (cm 2 )
* Cốt thép mũ 8 đợc lấy bằng 1/4 lngắn = 2480/4 = 620mm (móc vuông lấy 8cm)
* Cốt thép cấu tạo đặt 6 a250 có Fa = 1,132cm 2
D tính toán cầu thang bộ:
- Vật liệu: + Bê tông mác 250, có: Rn = 110 kG/ cm 2 , Rk = 8,3 kG/ cm 2 + ThÐp: AI = 2100 kG/ cm 2 , AII = 2800 kG/ cm 2
- Thành phần tính: Bản thang, cốn thang, chiếu nghỉ, dầm chiếu nghỉ, dÇm chiÕu tíi.
2 Lựa chọn kích thớc tiết diện:
Công trình gồm một cầu thang là phơng tiện giao thông theo chiều đứng gồm hai vế, mỗi vế gồm 12 bậc thang, có một chiếu nghỉ ở độ cao 1,8 m so với mặt sàn, chiều cao mỗi tầng là 3,6 m.
Mặt bằng kết cấu cầu thang:
Cầu thang đợc cấu tạo từ BTCT toàn khối Các bộ phận liên kết ngàm đàn hồi với nhau. Để đơn giản tính toán ta coi chúng là liên kết khớp Sau đó đặt thép âm theo cấu tạo tại các vị trí liên kết để hạn chế bề rộng khe nứt, từ đó ta có sơ đồ tính các bộ phận cầu thang là sơ đồ tĩnh định. a Lựa chọn chiều dày bản thang:
Chiều dày bản thang và chiếu nghỉ đợc chọn sơ bộ theo công thức : h b D m l + Với bản loại dầm m = 30-35, chọn m = 30
+ l = 1050mm là nhịp của bản( theo phơng chịu lực).
+ D = 0,8-1,4 phụ thuộc vào tải trọng Chọn D =1,2
= 66 mm = 6,6 (cm) Chọn h b = 7 (cm) b KÝch thíc cèn thang:
- Chiều cao cốn thang đợc chọn sơ bộ theo công thức: h = (
12 )l Với lc = 3500 mm là chiều dài cốn thang
- BÒ réng cèn thang lÊy: b = 100 (mm)
Vậy tiết diện cốn thang là: b x h = 100 x 300 (mm) c Kích thớc dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới:
- Chiều cao dầm sơ bộ chọn theo công thức: h = (
12 )l Với l = 3600(mm) là chiều dài dầm
- BÒ réng dÇm lÊy: b = 200 (mm)
Vậy tiết diện dầm là b x h = 200 x 300 (mm)
2 Cấu tạo sàn chiếu nghỉ và bản thang:
Sàn chiếu nghỉ Bản thang
3 Tải trong tác dụng lên bản thang và chiếu nghỉ: a.Tĩnh tải :
(Gọi m là số bậc thang trong 1m dài có: m= 1/0,3 = 3,33 bậc).
+ Trọng lợng lớp granito dày 15mm, = 2000 (kG/m 3 ) g1 = FG x G m.n= 2000x0,015 (0,3 + 0,12 )1,1 x 1/3 = 46,2 kG/m 2 + Trọng lợng lớp vữa lót dày 15mm, = 1800 (kG/m 3 ), n = 1,3 g2 = 1800x0,015 (0,3 + 0,12 )1,3 x 1/3 = 49,14 (kG/m 2 )
+ Trọng lợng bậc gạch cao 12mm, = 1800 (kG/m 3 ), n = 1,1 g3 = (b xhb/2).m.n = 1800x (0,3 + 0,12/2 )1,1 x 1/3 = 118,8 (kG/m 2 ) + Trọng lợng bản thân bê tông dày 70mm, = 2500 (kG/m 3 ), n = 1,3 g4 = n..b.hb = 2500x 1,1 x 0,07 = 192,5 (kG/m 2 )
+ Trọng lợng lớp trát bụng dày 15mm, = 1800 (kG/m 3 ),n = 1,3 g5 = n..hv = 1800x 1,3 x 0,15 = 35,1 (kG/m 2 )
- lớp vữa lót dày 15 mm
- lớp vữa trát dáy bản dày 15 mm
- lớp vữa lót dày 15 mm
- lớp vữa trát dày bản dày 15 mm
Theo TCVN 2737 –1995, thì hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên cầu thang là: Ptc = 300 (kG/m 2 ), Lấy hệ số vợt tải n = 1,2 => Hoạt tải tính toán của cầu thang là:
- Tổng tải trong tác dung lên bản thang là: qbt = 441,74 + 360 = 801,74 (kG/m 2 )
- Tổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ là: qcn )5,7 + 360 = 655,7 (kG/m 2 )
4 Tính toán các bộ phận của cầu thang:
Ta sẽ tính toán các cấu kiện cầu thang với các số liệu sau:
+ Chọn mác BT 250# có: Rn = 110 (kG/cm 2 ); Rk= 8,8 (kG/cm 2 )
+ Thép sàn chiếu nghỉ, bản thang, thép đai dùng thép AI có:
+ Thép chịu lực ở dầm chiếu nghỉ, cốn thang dùng thép AII có:
Ta cã: A 0 = 0,412, α 0 = 0,58. a Tính bản thang:
Bản thang hợp với phơng ngang góc nghiêng có: cos 3,5
- Tải trọng tác dụng lên bản thang là: pbt = 801,74 (kG/m 2 )
- Thành phần tải trọng theo phơng vuông góc với bản: qbt = pbt cos = 801,74 x 0,889 = 712,747 (kG/m 2 )
- Bản thang dày h = 7 (cm), Chọn a = 1,5 (cm) ⇒ ho = h–a = 7–1,5 5,5(cm)
⇒ Tính theo bản loại dầm
0,889 = 3,937 (m) Để tính toán ta cắt một dải bản rộng b =1(m) theo phơng cạnh ngắn và tính nh dầm đơn giản gối lên cốn thang và tờng.
- Mômen uốn lớn nhất Mmax tại vị trí giữa bản:
- Diện tích cốt thép cần thiết trong 1(m):
1,735 (cm 2 ) Chọn thép 6 có Fa = 0,283 (cm 2 ):
Xác định khoảng cách: a = (fa.100)/Fa = 0,283.100/1,735 = 16,3 (cm)
Chọn thép 6 a150, có Fa = 1,981 (kG/ cm 2 )
Hàm lợng cốt thép: μ max = α o R n
Thép theo phơng dọc đặt theo cấu tạo 6 a200 Để tránh cho bê tông gần gối tựa (miền trên) bị phá hoại, ta đặt cốt thép theo cấu tạo tại miền trên, sử dụng 6 a200, có chiều dài: ln = (1/5 – 1/6 )l1 = (1/5 – 1/6 ).1430 = (240– 286) (mm)
3937 m max q = 701,52 kG/m2 m b TÝnh cèn thang :
- Cốn thang làm việc nh dầm liên kết khớp ở 2 đầu nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới.
- Chiều dài tính toán cốn thang: l'= l cosα= 3,5
+ Do bản thang truyền sang bao gồm cả tĩnh tải và hoạt tải dới dạng phân bố đều: g1= 1/2 x 801,74 x 1,56 = 625,375 (kG/m)
+ Do trọng lợng bản thân cốn thang, tiết diện 10 x 30 (cm) g2 = 2500 x 1,1 x 0,10 x 0,30 = 82,5 (kG/m)
+ Do trọng lợng lớp vữa trát quanh cốn dày 1,5 cm: g3 = 2 x 0.015 x (0.1+ 0.3) x 1800 x1.3 = 28,08 (kG/m)
+ Do trọng lợng của lan can, tay vịn bằng sắt: g4 = 50 ( kG/m)
⇒ Tổng tải trọng phân bố đều tác dụng lên cốn thang: q = g1 + g2 + g3 +g4 = 625,357 + 82,5 + 28,08 + 50 q = 785,937 (kG/m)
- Thành phần tải trọng phân bố đều vuông góc với cốn thang gây uốn cho cốn thang là: q1ttct = q cos = 785,937 x 0,889 = 698,698 (kG/m)
- Thành phần tải trọng phân bố đều dọc theo cốn thang là: q2ttct = q.sin = 785,937 x 0,484 = 380,49 (kG/m)
Thành phần q2ttct = q sin gây lực nén cho cốn thang có giá trị nhỏ tính toán thực tế có thể bỏ qua lực nén này.
Sơ đồ tính toán cốn thang là dầm đơn giản gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới(dầm sàn).
Sơ đồ tính toán cốn thang:
- Mômen lớn nhất tại vị trí giữa nhịp là:
- Lực cắt lớn nhất tại vị trí gối tựa:
- Chiều cao làm việc của cốn thang:
Chiều cao làm việc của cốn thang là: h = 30 (cm)
1,971 (cm 2 ) Chọn 116, có Fa = 2,011 (cm 2 )
Kiểm tra lại hàm lợng cốt thép trong cốn thang:
- Kiểm tra điều kiện hạn chế:
⇒ Tiết diện chọn hợp lý
- Kiểm tra điều kiện chịu cắt:
⇒ Không cần tính cốt đai vì bê tông đã đủ khả năng chịu cắt, nên chỉ đặt cốt đai theo cấu tạo.
Chọn cốt đai 6 a 150, số nhánh n =1(đai này đợc tận dụng bằng thép bản thang kéo lên) c Tính sàn chiếu nghỉ:
- Sàn chiếu nghỉ gối lên dầm chiếu nghỉ và tờng
- Tổng các tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ là:
- Xét tỷ số giữa các cạnh ô bản: l 2 l 1 = 3,6
⇒ Tính theo bản loại dầm.
- Nhịp tính toán: l1 = 1500 – 110 – 200 + 70 60 (mm) = 1,26 (m) l2 = 3600 – 220 + 70 = 3450 (mm) = 3,45 (m) Để tính toán cắt một dải bản rộng b=1m theo phơng cạnh ngắn và tính nh dầm đơn giản gối lên dầm chiếu nghỉ và tờng
Sơ đồ tính sàn chiếu nghỉ
- Mômen uốn lớn nhất Mmax tại vị trí giữa bản :
- Diện tích cốt thép cần thiết trong 1 (m):
1,05 (cm 2 ) Chọn thép 6, xác định khoảng cách: q = 655,7kG/m2
⇒ Chọn thép 6 a200 (mm) có Fa =1,415 (cm 2 )
Thép theo phơng dọc đặt theo cấu tạo 6 a 200 Để tránh cho bê tông gần gối tựa (miền trên) bị phá hoại, ta đăt cốt thép theo cấu tạo tại miền trên, sử dụng 6 a200, có chiều dài: ln =(1/5 – 1/6 )l1 = (1/5 – 1/6 ).1260 = ( 252 – 210) (mm)
⇒ Chọn ln = 250 (mm) d Tính toán dầm chiếu nghỉ:
- Dầm chiếu nghỉ là dầm đơn giản có các gối tựa là tờng, đoạn dầm gối lên tờng lấy bằng chiều dày của tờng C = 22 cm: l tt =l - bt + c = 3600 - 220 - 200 = 3600 (mm) = 3,6 (m)
- Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ bao gồm:
+ Do bản chiếu nghỉ truyền vào dới dạng phân bố đều g1= 1/2 x 655,7 x 1,26 = 413,09 (kG/m)
+ Do 2 cốn thang truyền vào dới dạng tập trung
+ Do trọng lợng của lớp trát dầm: g2 = 2 x (0.2+ 0.3) x 1.3 x 1800 x 0.015 = 35,1 (kG/m)
+ Do trọng lợng bản thân dầm tiết diện: 200 x 300 (mm) g3 = 2500 x 1,1 x 0,20 x 0,30 5,0 (kG/m)
- Tổng tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm qtt = g1 + g2+ g3 = 413,09 + 35,1 + 165 = 609,59 (kG/m)
- Mômen Mmax đặt tại vị trí giữa dầm tính theo phơng pháp cộng tác dông:
987,53 (kG.m) + Do 2 lùc tËp trung :
- Momen tổng cộng do 2 tải trọng gây ra:
- Lực cắt lớn nhất do 2 loại tải trọng gây ra:
- Chiều cao làm việc của dầm: chọn a = 3 (cm), ta có: h0 = h - a0 = 30 - 3 = 27 (cm)
5,3645 (cm 2 ) Chọn 2 20 có Fa = 6,28 (cm 2 )
- Kiểm tra hàm lợng cốt thép: Bê tông mác 250 ⇒ α o = 0,58
TÝnh kÕt cÊu mãng
Bố trí cốt thép tại gối Fa gối = 30% Fa nhịp = 0,3 x 6,28 =1,884 (cm 2 )
- Kiểm tra điều kiện hạn chế:
⇒ Kích thớc tiết diện chọn ban đầu là hợp lý.
- Kiểm tra điều kiện chịu cắt:
⇒ Không cần tính cốt đai, cốt xiên vì bê tông đã đủ khả năng chịu cắt, mà chỉ đặt theo cấu tạo.
Chọn cốt đai 6 a150, n = 2 bố trí cho toàn bộ dầm
* Tính cốt treo chịu lực tập trung:
Tại chỗ cốn thang gối lên dầm chiếu nghỉ có lực tập trung nên cần gia c- ờng bằng cốt treo:
- Diện tích cần thiết của các thanh cốt treo:
- Chọn cốt đai 6 (fa = 0,283 cm 2 ), số nhánh n = 2, ta có số cốt treo cần thiết là:
N F tr n f 1,719 2.0,283 = 3,037 Đặt mỗi bên cốn 3 cốt đai, a50
20,4 m Sàn tầng 1 đặt ở cốt 0,00 Kết cấu khung cột, sàn sờn BTCT toàn khối Sàn tầng dày 10 cm Tôn nền cao hơn so với cốt tự nhiên 0,9m Mặt bằng công trình nằm trong tổng thể quy hoạch chung của thành phố, khu đất không bị giới hạn bởi các công trình lân cận, nên mặt bằng công trình rất thoáng, thuận lợi khi thi công Công trình có 2 mặt tiếp giáp các công trình lân cận (khoảng cách gần nhất là 30m), hai mặt còn lại tiếp xúc đờng giao thông, do đó khi thiết kế và thi công móng khá thuận lợi, không ảnh hởng đến các công trình lân cận nh sạt lở đất, lún.
II Tài liệu địa chất công trình:
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình giai đoạn phục vụ thiết kế bản vẽ thi công: khu đất tơng đối bằng phẳng, đợc khảo sát bằng phơng pháp khoan thăm dò, xuyên tĩnh, đến độ sâu 20 m Từ trên xuống dới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng Chỉ tiêu cơ lý và kết quả thí nghiệm hiện trờng các lớp đất nh trong bảng Mực nớc ngầm gặp ở độ sâu –2,75 m so với cốt mặt đất; cốt 0,00 m là mặt đất tự nhiên
* Lớp 1, 2: Số hiệu 1, 2 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:
Kq TN nÐn Ðp e-p với áp lực nén p(Kpa)
Kq xuyê n tĩnh qc (MPa )
* Lớp 3, 4: Số hiệu 3, 4 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:
Kq TN nÐn Ðp e-p với áp lực nén p(Kpa)
Kq xuyê n tĩnh qc (MP a)
* Lớp 5: Số hiệu 5 có các chỉ tiêu cơ lý nh sau:
Thành phần hạt(%) tơng ứng với các cỡ hạt
Tû trọn g hạt qc (Mpa ) N
Mị n §êng kÝnh cì hat (mm)
2 Đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của đất. a) Chỉ số dẻo A = Wnh – Wd (%) b) Độ sệt B =
A c) Hệ số lỗ rỗng tự nhiên e 0 = Δ γh n (1 +W ) γh −1 d) Độ lỗ rỗng của đất n e 0
1+ e 0 100 % e) Trọng lợng riêng hạt γh h = Δ γh n (T/m 3 ) f) Trọng lợng đẩy nổi γh dn =
1+e (T/m 3 ) g) Hệ số nén lún: a e 1 −e 2 p 2 − p 1 (T/m 3 ) h) Modun biến dạng E = qc
Hệ số rỗng Độ lỗ rỗng %
Lớp 2 : Đất sét pha ở trạng thái dẻo nhão
Lớp 3 : Đất sét trạng thái dẻo mềm
Lớp 4 : Đất sét pha trạng thái dẻo mềm
Lớp 5 : Cát thô chặt vừa có : 2 = 35 0
* Nhận xét: Lớp đất thứ hai và ba thuộc loại mền yếu, lớp 4 khá tốt và dày, lớp 5 rất tốt nhng ở dới sâu.
III Tiêu chuẩn xây dựng:
Công trình là nhà nhiều tầng khung BTCT có tờng chèn, Theo TCXD 205:1998 độ lún lớn nhất cho phép Sgh= 8cm, độ lún lệch tơng đối giới hạn gh 0,02%, phơng pháp tính ở đây là phơng pháp hệ số an toàn duy nhất lấy Fs = 2-3
IV Đề xuất phơng án:
- Công trình có tải trọng không lớn lắm, đặc biệt có độ lệch tâm lớn.
- Khu vực xây dựng biệt lập, bằng phẳng.
+ Lớp 1: Đất lấp khá yếu, mỏng 0,3m
+ Lớp 2: Sét pha dẻo nhão yếu, dày 0,4m
+ Lớp 3: Sét dẻo mềm yếu, dày 1,7m
+ Lớp 4: Sét dẻo pha dẻo mềm, có chiều dày 6m
+ Lớp 5: Cát hạt thô dạng vừa rất tốt nhng ở dới sâu.
Mực nớc ngầm không xuất hiện trong phạm vi khảo sát.
- Chọn giải pháp móng cọc đài thấp
PA1: Dùng cọc BTCT 25x25 đài đặt vào lớp 2, mũi cọc hạ vào lớp 5 khoảng 1,5m Thi công bằng phơng pháp ép.
PA2: Dùng cọc BTCT 30x30 đài đặt vào lớp 2, mũi cọc cắm vào lớp 5 khoảng 2m Thi công bằng phơng pháp đóng.
PA3: Dùng cọc BTCT 30x30 đài đặt vào lớp 2, cọc hạ bằng phơng pháp khoan dẫn và đóng vào lớp 5 Phơng pháp này độ ổn định cao nhng khó thi công và giá thành cao.
Vậy chọn phơng án 1 là: Dùng cọc BTCT 25x25 đài đặt vào lớp 2, mũi cọc hạ vào lớp 5 khoảng 1,5m Thi công bằng phơng pháp ép
V Phơng pháp thi công và vật liệu móng:
1 Các giả thiết tính toán:
Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thiết chủ yếu sau:
- Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận
- Sức chịu tải của cọc trong móng đợc xác định nh đối với cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hởng của nhóm cọc.
- Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.
- Khi kiểm tra cờng độ của nền đất và khi xác định độ lún của móng cọc thì ngời ta coi móng cọc nh một móng khối quy ớc bao gồm cọc và các phần đất giữa các cọc.
- Vì việc tính toán móng khối quy ớc giống nh tính toán móng nông trên nền tự nhiên (bỏ qua ma sát ở mặt bên móng) cho nên trị số mômen của tải trọng ngoài tại đáy móng khối quy ớc đợc lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số mômen của tải trọng ngoài so với cao trình đáy đài.
- Đài cọc xem nh tuyệt đối cứng.
- Cọc đúc sẵn hạ bằng phơng pháp ép:
+ Sử dụng cọc vuông 25x25(cm) cho toàn bộ công trình.
+ Bêtông cọc mác 250 có Rn = 110 kG/cm 2 , Rk = 8,8 kG/cm 2
+ Cốt thép đai loại AI có Ra = 2300 kG/cm 2
+ Cốt thép chịu lực loại AII có Ra = 2700 kG/cm 2
+ Bêtông đài cọc mác 250 có Rn = 110 kG/cm 2
+ ThÐp AI cã Ra = 2100 kG/cm 2
+ ThÐp AII cã Ra = 2800 kG/cm 2
+ Lớp lót bêtông gạch vỡ mác 100, dày 10 cm
+ Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép của cọc neo trong đài > d (ở đây chọn 40cm) và đầu trong cọc 10cm.
VI Chiều sâu đáy đài H mđ :
Khung trục 4 bao gồm 3 móng: móng trục B, C, D: Tuy nhiên trong đồ án này em tính toán móng dới hai trục C và D, sau đó bố trí cho hai móng còn lại
Chọn cặp nội lực nguy hiểm trong phần tính cột (tại tiết diện 1-1 của cột tầng 1) trong đó u tiên cặp có Nmax.
Chiều sâu đáy đài: Giả thiết chiều cao đài 0,8 m
Với giả thiết hmđ = -1,05 m trong phần khung Vậy ta có chiều sâu chôn đài: hmđ = -1,05-0.8 = -1,85m Ta kiểm tra lại theo hmin
Chiều sâu chôn đài tính từ đáy đài đến mặt nền tầng 1 (hđ) và phải thoả mãn điều kiện hđ > hmin để đảm bảo điều kiện là móng cọc đài thấp (hmin: chiều cao tối thiểu của đài để tổng các lực ngang tác dụng vào đài đợc tiếp thu hết ở phần đất đối diện, cọc chỉ làm việc nh cọc chịu kéo hoặc nén đúng tâm).
Tính hmin = 0,7 x tg(45 0 - ϕ/2 ) x √ ∑ γh , Q b (b: Bề rộng đài chọn sơ bộ b
Chọn hđ =1,4 m > hmin = 0,95 m cho tất cả các móng (tính từ cốt tự nhiên).
Với độ sâu đáy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, trong tính toán gần đúng coi nh bỏ qua tải trọng ngang.
VII Chọn các đặc trng của móng cọc:
- Tiết diện cọc 25 x 25 cm, thép dọc chịu lực 416 AII.
- Chiều dài cọc: Chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 5 khoảng 1,5 m Ta xác
1,4 m là chiều sâu chôn đài
0,4 m là phần đầu cọc đập trơ cốt thép để ngàm vào đài.
0,1 m là phần cọc nằm trong đài. Để thuận tiện trong quá trình sản xuất cọc ta chọn chiều dài cọc 9m và cọc đợc chia làm 2 đoạn Đoạn mũi cọc dài 5 m và đoạn thân cọc dài 4 m nối với nhau bằng hàn bản mã để đảm bảo thuận tiện trong quá trình vận chuyển và thi công.
1.1 Xác định sức chịu tải của cọc:
Cọc đợc hạ xuống bằng máy ép, không khoan dẫn Vì móng chịu mô men khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài bằng cách phá vỡ một phần bê tông đầu cọc cho trơ cốt thép dọc trên đoạn là 0,3m và ngàm thêm phần đầu cọc ch a bị phá bê tông vào đài một đoạn 0,1m. a Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: ± 0.000
Pvl = m(RbFb + RaFa) m : hệ số uốn dọc, tra bảng có m = 1
Rb : cờng độ chịu nén tính toán của bêtông, Rb = 110 T / m2
Ra : cờng độ chịu nén tính toán của cốt thép, Ra = 2800 T / m2
Fb : diện tích tiết diện của bêtông
Fa : diện tích tiết diện của cốt thép 416, Fa = 8,04 cm2
Pvl = 90,38 TÊn b Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
P®n = Ktc m (3RF + 21uili) m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1
Ktc : hệ số an toàn về chịu nén, Ktc = 0,7
1 : hệ số kể đến ảnh hởng của phơng pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và cọc, 1 = 1,1
2 : hệ số kể đến ảnh hởng của phơng pháp hạ cọc đến sức chịu tải của đất tại mũi cọc, 2 = 1
3: hệ số ảnh hởng của việc mở rộng chân cọc; 3 = 0,7
F : diện tích tiết diện ngang chân cọc, F = 0,0625 m 2 u : chu vi tiết diện ngang cọc, u = 4 0,25 = 1 m
R : cờng độ giới hạn đơn vị trung bình của lớp đất ở mũi cọc, đối với lớp cát to, tra bảng có R = 350 T / m 2 li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua
i: lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất, tra bảng đợc:
Do Pđn < Pvl nên chọn sức chịu tải của cọc theo đất nền để tính toán.
VIII Tính toán móng dới trục C khung trục 4 (MóNG TRụC C):
1 Xác định số lợng và bố trí cọc: a Xác định số lợng n =
Trong đó : n : số lợng cọc trong đài
: hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hởng của lực ngang và mômen, (1,2-2)
N : tổng lực đứng tĩnh tải kể đến cao trình đáy đài của cột trục C (phần tử C6)
N = Ntt +Ntờng tầng1 +Ngiằng móng
P : sức chịu tải tính toán của cọc, [P] = 37,6 T
Chọn n = 6 cọc b Bố trí cọc:
Khoảng cách giữa 2 cọc: 750 mm (3d = 750mm=< 750mm 0 nên không phải kiểm tra thêm điều kiện chống nhổ.
Tất cả các cọc đều chịu nén
4 Tính toán kiểm tra cọc.
4.1 Kiểm tra cọc trong giai đoạn thi công a Khi vận chuyển cọc: q = γh F.n Trong đó : n là hệ động lực n = 1,4 q = 2,5.0,25.0,25.1,4 = 0,22 (T/m)
Chọn a1 sao cho M + ¿ M - ⇒ Đoạn 1 (mũi cọc) a1 = 0,207lc ¿1,0m Đoạn 2 (thân cọc) a1 = 0,207lc ¿0,8m
SVTH: NguyÔn Minh TuÊn - Líp K44XDA - MSSV: 26444HN 118 q=0,22(T/m)
0,207.lc 0,207 lc Đồ án tốt nghiệp kỹ s xây dựng dân dụng và công nghiệp
Biểu đồ mô men cọc khi vận chuyển
0,207.lc 0,207 lc b Khi treo cọc lên giá:
Chọn a2 sao cho M + ¿ M - ⇒ Đoạn 1 (mũi cọc) a2 = 0,294lc ¿1,5m Đoạn 2 (thân cọc) a2 = 0,294lc ¿1,2m
Biểu đồ mô men cọc khi cẩu lắp
* Nhận xét: Giá trị mô men lớn nhất khi cẩu lắp cột lên giá, ở đây ta chỉ cần kiểm tra đối với tròng hợp cẩu lắp
Trị số mô men dơng lớn nhất Ta thấy MI < MII nên ta dùng MII để tính toán.
Lấy lớp bảo vệ của cọc là: abv = 3 cm
⇒ Chiều cao làm việc của cốt thép: h0 = 25 - 3 = 22 cm
Cốt thép dọc chịu mô men uốn của cọc là 2φ16 có Fa = 4,04 cm 2 ⇒ Cọc đủ khả năng chịu tải khi vận chuyển, cẩu lắp. c Tính toán cốt thép làm móc cẩu
Lực kéo ở móc cẩu trong trờng hợp cẩu lắp cọc: Fk = q.l
Lực kéo ở một nhánh, gần đúng: F k, =
2 = ql/2 = 0,55 T Diện tích cốt thép của móc cẩu: Fa F , k
4.2 Kiểm tra cọc trong giai đoạn sử dụng
Pmin + qc > 0 ⇒ Các cọc đều chịu nén ⇒ Kiểm tra P = Pmax + qc
