Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của đất nước và thủ đô Hà Nội, quá trình đô thị hóa và nâng cấp cơ sở hạ tầng đang diễn ra với tốc độ đáng kể Nhiều tòa nhà cao tầng đang được xây dựng, góp phần làm thay đổi bộ mặt đô thị.
Hà Nội, đặc biệt là khu vực trung tâm, nổi bật với những tòa nhà cao tầng hiện đại, mang đến vẻ đẹp đô thị tương tự như các thành phố lớn trên thế giới Điều này không chỉ tạo nên sự hấp dẫn cho thành phố mà còn để lại ấn tượng mạnh mẽ với các nhà đầu tư nước ngoài.
Hà Nội, trung tâm kinh tế, chính trị và văn hóa của Việt Nam, là điểm đến hấp dẫn cho du khách trong và ngoài nước Để đáp ứng nhu cầu giao dịch và thương mại quốc tế, một liên doanh đã được thành lập giữa Tập đoàn Phát triển Thương mại Âu Châu, Tổng Công ty Phát hành Sách Việt Nam và Ủy ban Nhân dân Thành phố Hà Nội Dự án xây dựng Trung tâm Giao dịch Thương mại Quốc tế đã nhận được sự chấp thuận từ Chính phủ và Ủy ban Nhân dân Thành phố Hà Nội, theo quyết định 59/QĐKTS của Kiến trúc sư trưởng Đặng Văn Nghiêm, với thiết kế bởi Công ty Tư vấn và Thiết kế VNCC cùng một tập đoàn xây dựng nước ngoài.
Công trình tọa lạc tại ngã 4 Tràng Tiền - Ngô Quyền, chiếm diện tích mặt bằng xây dựng 30,6 x 45,6 m, gồm 8 tầng với chiều cao 37,6 m.
Công trình được thiết kế hợp lý nhằm phục vụ các chức năng thương mại, văn phòng đại diện và hoạt động bán hàng.
Tầng 1 của tòa nhà được thiết kế để phục vụ hoạt động kinh doanh nhờ vị trí địa lý thuận lợi, tiếp giáp với đường phố chính Mặt tiền được chia thành hai khu vực: khu hiệu sách rộng 622 m² và cửa hàng rộng 225 m² Để đáp ứng nhu cầu kinh doanh, tầng 1 còn có kho hàng rộng 164 m² để dự trữ hàng hóa, cùng với phòng khách, phòng nghỉ ngơi và hệ thống vệ sinh được chia thành hai khu riêng biệt, một cho hiệu sách và một cho cửa hàng.
Mặt bằng tầng 2 được thiết kế chủ yếu để cho thuê văn phòng, bao gồm khu vệ sinh, cầu thang máy và cầu thang bộ cố định Các tường ngăn trong không gian này được làm từ vật liệu nhẹ, cho phép khách hàng linh hoạt di chuyển và sắp xếp theo nhu cầu sử dụng của mình.
+ Giới thiệu mặt cắt công trình: Mặt cắt của công trình gồm hai loại mặt cắt dọc và mặt cắt ngang
Mặt cắt dọc gồm sáu b-ớc cột trong đó năm b-ớc rộng 7,8 m, còn b-ớc cuối cùng là 5,4m, tổng chiều dài là 44,4m đ-ợc ký hiệu các trục từ A H
Công trình có mặt cắt ngang gồm bốn nhịp, mỗi nhịp có kích thước 7,2m Tổng chiều dài theo phương ngang của công trình là 29,4m, với các trục được đánh số từ 1 đến 5.
+ Mặt đứng của công trình:
Mặt đứng là hình dáng kiến trúc bên ngoài của công trình, vì vậy thiết kế mặt đứng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính thẩm mỹ và chức năng của công trình Thiết kế này cần phù hợp với thiên nhiên xung quanh, tạo nên một quần thể kiến trúc hài hòa với các công trình lân cận, giúp công trình không bị lạc hậu theo thời gian.
Nhìn chung bề ngoài của công trình đ-ợc thiết kế theo kiều kiến trúc hiện đại
Cửa sổ được thiết kế với rèm che bên trong không chỉ mang lại vẻ đẹp kiến trúc mà còn giúp chiếu sáng hiệu quả cho các phòng bên trong.
Các hệ thống kỹ thuật chính trong công trình:
+ Hệ thống giao thông công trình:
Công trình được thiết kế với hai cầu thang máy và hai cầu thang bộ nhằm đáp ứng nhu cầu di chuyển lớn của người dân tại trung tâm thương mại và giao dịch Thang máy giúp di chuyển nhanh chóng, trong khi thang bộ không chỉ cân đối công trình mà còn giảm thiểu thời gian chờ đợi cho người sử dụng Đặc biệt, thang bộ còn đóng vai trò quan trọng trong việc thoát hiểm khi có sự cố xảy ra.
+ H ệ th ố ng ch ố ng nóng cách nhiết và thoát n-ớc m-a trên mái:
Mái là kết cấu bao che đảm bảo cho công trình không chịu ảnh h-ởng của m-a nắng
Trên sàn mái xử lý chống thấm và cách nhiệt bằng các lớp cấu tạo nh- bê tông tạo dốc, lớp gạch lá nem, gạch chống nóng
Giải pháp thoát n-ớc m-a trên mái sử dụng sê nô nằm bên trong t-ờng chắn mái , các ống thu n-ớc đ-ợc bố trí ở các góc cột, t-ờng
+ Hệ thống thông gió ,chiếu sáng:
Giải pháp thông gió và chiếu sáng của công trình kết hợp giữa thông gió tự nhiên và nhân tạo Thông gió và chiếu sáng tự nhiên được thực hiện qua các cửa sổ được bố trí xung quanh công trình, đảm bảo lượng gió cần thiết cho không gian làm việc bên trong, bất kể hướng gió thổi.
+ Hệ thống cấp, thoát n-ớc:
Hệ thống cấp nước cho công trình được kết nối với nguồn nước từ hệ thống cấp nước thành phố, dẫn vào bể nước ngầm Nước sau đó được bơm lên bể trên mái bằng máy bơm và phân phối qua các ống dẫn chính xuống các thiết bị sử dụng trong công trình.
Nước nóng sẽ được cung cấp qua các bình đun nước nóng độc lập tại mỗi khu vệ sinh trên từng tầng Hệ thống ống cấp nước sử dụng ống thép tráng kẽm với đường kính phù hợp.
Đường ống trong nhà được lắp đặt ngầm dưới sàn, trong tường và trong hộp kỹ thuật, với kích thước từ 15 đến 65 mm Sau khi lắp đặt, đường ống phải được thử áp lực và khử trùng để đảm bảo yêu cầu lắp đặt và vệ sinh Đối với nước thải, trước khi đưa vào hệ thống thoát nước chung của thành phố, nước thải phải qua trạm xử lý Nước thải sinh hoạt từ các xí tiểu được thu vào hệ thống ống dẫn, xử lý cục bộ bằng bể tự hoại, và sau đó được đưa vào hệ thống cống thoát nước bên ngoài, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường.
ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG
Khi thiết kế nhà cao tầng, việc chọn giải pháp kết cấu trở nên quan trọng hơn so với nhà thấp tầng Hệ kết cấu khác nhau ảnh hưởng đến bố trí mặt bằng, hình thể khối cứng, độ cao các tầng, hệ thống đường ống, yêu cầu kỹ thuật thi công, tiến độ thực hiện và giá thành công trình.
Nhà cao tầng có các đặc điểm chủ yếu sau:
Tải trọng ngang, bao gồm áp lực gió tĩnh và gió động, là yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu Nhà ở phải chịu tác động của cả tải trọng đứng và tải trọng ngang Ở các công trình thấp tầng, ảnh hưởng của tải trọng ngang thường rất nhỏ và có thể bỏ qua Tuy nhiên, khi độ cao tăng lên, nội lực và chuyển vị do tải trọng ngang gây ra sẽ tăng nhanh chóng.
Nếu xem công trình nhƣ một công trình công xôn ngằm cứng tại mặt đất thì lực dọc tỷ lệ thuận với bình phương chiều cao:
H ( Tải trọng phân bố đều)
H ( Tải trọng hình tam giác)
Dưới tác động của tải trọng ngang, chuyển vị ngang của công trình cao tầng là một vấn đề quan trọng Nếu coi công trình như một công xôn ngàm cứng tại mặt đất, thì chuyển vị theo tải trọng ngang tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc bốn của chiều cao.
EJ ( Tải trọng phân bố đều)
EJ ( Tải trọng hình tam giác)
Chuyển vị ngang của công trình tạo ra nội lực phụ do độ lệch tâm từ lực tác dụng thẳng đứng, ảnh hưởng đến tiện nghi của người làm việc Điều này dẫn đến sự phát sinh nội lực phụ, gây ra các vết rạn nứt trong kết cấu như cột, dầm, tường và làm biến dạng các hệ thống kỹ thuật như đường ống nước và đường điện.
3.Giảm trọng lượng bản thân:
Công trình cao có trọng lượng lớn sẽ gặp bất lợi trong khả năng chịu lực, do tải trọng từ các tầng trên truyền xuống làm tăng lực dọc trong cột tầng dưới Điều này không chỉ yêu cầu tiết diện cột lớn hơn, dẫn đến tốn vật liệu và chiếm không gian sử dụng, mà còn làm tăng tải trọng lên kết cấu móng, necessitating các giải pháp chịu tải cao hơn, từ đó làm tăng chi phí cho công trình Hơn nữa, tải trọng lớn cũng gia tăng tác động của tải trọng động như gió và động đất, hai yếu tố nguy hiểm cần được chú ý trong thiết kế nhà cao tầng.
Thiết kế nhà cao tầng cần chú trọng vào việc giảm thiểu trọng lượng của kết cấu, ví dụ như sử dụng vách ngăn thạch cao có trọng lượng nhẹ, trần treo nhẹ và vách kính khung nhôm để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn cho công trình.
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Từ thiết kế kiến trúc ta có thể chọn phương án kết cấu như sau:
Hệ thống chịu lực chính của công trình với kết cấu khung bao gồm cột, dầm và sàn, mang lại nhiều lợi ích Ƣu điểm nổi bật của kết cấu này là khả năng tạo ra không gian lớn và linh hoạt trong việc bố trí sử dụng Bên cạnh đó, việc tính toán nội lực và thi công cũng trở nên đơn giản hơn.
CHỌN VẬT LIỆU VÀ SƠ BỘ CHỌN KỊCH THƯỚC CẤU KIỆN
Bê tông đài, giằng là bê tông thương phẩm
Bê tong cột, dầm sàn là bê tong được trộn tại công trường
Bê tông cấp B20 có:R b ,5MPa,R bt =0,9MPa
Cốt thép dọc loại AII có:R s =R sc (0MPa
Cốt thép đai loại AI có:R sc 5MPa
2 Xác định kích th-ớc sơ bộ:
* Chọn chiều dày của bản sàn:
Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn theo công thức: b D h l m
Trong đó: l- nhịp của bản theo ph-ơng chịu lực (l=2,6(m); l=2,4(m)
D- Hệ số tải trọng (D=0,8 1,4) m- 30 40 (lấy m5 với bản sàn loại dầm) Kích th-ớc chiều dày của bản sàn:
1 = 7,4(cm) Vậy ta chọn sơ bộ chung cho các sàn có chiều dày là: h b = 10(cm)
* Chọn kích th-ớc sơ bộ cho dầm:
* Chiều cao sơ bộ của dầm phụ D 2 chọn theo công thức:
1 h dp = –––– x ld m d Trong đó: l d - Nhịp của dầm đang xét m d - 12 20 (lÊy m d )
* Chiều rộng của tiết diện dầm phụ: b dp = (0,3 0,5) h dp h dp =0,25 (m) = 25(cm)
Vậy ta chọn sơ bộ kích th-ớc của dầm phụ D 2 là:
* Chiều cao sơ bộ của tiết diện dầm chính (D 1 )
* Chiều rộng sơ bộ của tiết diện dần chính (D 1 ) b dc = (0,3 0,5) h dc Chọn b dc =0,3 (m) = 30(cm)
Vậy tiết diện dầm chính D 1 sơ bộ chọn là : h x b = 75 x 30 (cm)
Vì dầm D 1 có l d = 9,0(m) D 2 có l = 7,2 (m) vì vậy ta cũng chọn tiết diện cho
D 2 là (h x b) = (75 x 30) cm để cho an toàn và tiện tính toán cũng nh- thi công
3 Chọn sơ bộ kích th-ớc cột:
Bằng ph-ơng pháp dồn tải trọng xuống chân cột, sơ bộ ta chọn kích th-ớc nh- sau:
+ Tiết diện của cột từ tầng 1 4 là: h c x b c P x 50 (cm)
Ta kiểm tra độ mảnh cho cột tầng 1 nếu đảm bảo về điều kiện mảnh thì cũng thoả mãn điều kiện độ mảnh đối với các tầng 2 4 l o 0,7xH = –––– = ––––––– [ ] = 31 b 0,5 0,7x5
0,5 ĐIều kiện về độ mảnh đã thoả mãn
+ Tiết diện của cột từ tầng 5 8: h c x b c = 40 x 40 (cm) Kiểm tra độ mảnh cho cột của tầng 5: l o = –––– [ ] = 31 b 0,7 x 4
Thoả mãn đIều kiện độ mảnh.
Tải trọng tác dụng lên sàn
Bản sàn S 1 , S 2 là bản loại dầm vì:
+ Với bản S 1 có l 1 = 7,8 (m), l 2 = 2,6 (m) ta cã
Do đó bản sàn S 1, S 2 sẽ làm việc theo ph-ơng cạnh ngắn, nghĩa là tải trọng của sàn truyền lên dầm phụ, dầm phụ truyền lên khung
STT Cấu tạo các lớp sàn Trọng
5 Trần treo + thiết bị thông gió
2 TĨNH TẢI SÀN VỆ SINH:
STT Cấu tạo các lớp TT tiêu chuẩn gtc
1 Gạch lát nền dày 2,5cm 50 1,2 60
2 Vữa lát nền dày 1,5cm 27 1,2 32,4
3 Sàn bê tông cốt thép dày
5 Tải tường ngăn và thiết bị 150 1,1 165
STT Các lớp Chiều dày(mm)
Tĩnh tải tiêu chuẩn (daN/m 2 )
Xác định hoạt tải sàn theo TCVN-2737-95
P tt = 520 (daN/m 2 ) c) Sàn ban công:
TRỌNG LƯỢNG TƯỜNG NGĂN, TƯỜNG BAO CHE VÀ CÁC BỘ PHẬN KHÁC
Tường ngăn giữa các đơn nguyên và tường bao chu vi của nhà có độ dày 220mm Trong khi đó, tường ngăn trong các phòng và tường nhà vệ sinh nội bộ giữa các đơn nguyên có độ dày 110mm, được xây bằng gạch rỗng với trọng lượng riêng là 1800 daN/m3.
Bảng 4.3 * :Bảng tính tải trọng trên 1m dài dầm
Tên cấu kiện Các tải hợp thành n g
Bê tông cốt thép : (0,75-0,1).0,3.2500 Trát dầm dày 15:
Bê tông cốt thép (0,5-0,1).0,25.2500 Trát dầm dày 15:
275 52,65 327,65 Bảng 4.4:Bảng tính tải trọng cột
Tên cấu kiện Các tải hợp thành n g
Bê tông cốt thép 3,25.0,4.0,4.2500 Trát cột dày 15:
Bê tông cốt thép: 3,25.0,5.0,5.2500 Trát cột dày 15:
4) Trọng l-ợng 1 m 2 cửa kính: g tc ck = 30 40 (daN/m 2 ) víi n = 1,1 g+tt ck = 1,1 x 40 = 44 (44(daN/m 2 )
II.1 - Tải trọng tác dụng lên cấu tạo lớp sàn ban công: g tt ban công = g tt mái - g tt 1 lớp gạch lá nem - g tt chống nóng
P tt ban công = P tc ban công x n = 400 x 1,3 = 520 (daN/m 2 )
II.2 Tải trọng tác dụng lên sàn mái:
STT Cấu tạo các lớp mái
1 2 lớp gạch lá nem dày 4(cm) 2000 80 1,2 96
3 Gạch chống nóng dày 12(cm) 1230 147,6 1,2 177,1
4 Bê tông xỉ tạo dốc 10(cm) 2100 210 1,1 231
5 Bê tông chống thấm dày 4 (cm) 2500 100 1,1 110
6 Bê tông cốt thép dày 10 (cm) 2500 250 1,1 275
7 Vữa trát trần dày 1(cm) 1800 18 1,2 21,6
8 Trần treo + Thiết bị thông gió 45 1,2 54 g tt+ mái = 1029,5 (daN/m 2 )30(daN/m2)
2) Hoạt tải sửa chữa mái:
Theo TCVN-2737-95 th× P tc = 75 (daN/m 2 ) víi n=1,4 P tt+ m 75 x 1,4 = 105 (daN/m 2 )
TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC E
Sơ đồ tính toán khung trục E:
Tính toán tải trọng tác dụng lên khung E
Cơ sở lý thuyết xác định tải trọng truyền vào khung:
Xác định tải trọng tĩnh truyền vào khung:
Trong đó: với tải tam giác : k=5/8
Với tải hình thang, k tính bằng công thức: k 1 2 2 3 , với
Với tải trọng tập trung:
- Đối với tĩnh tải sàn: q s k q l s tt
- Đối với hoạt tải sàn: P h k q l h tt
Tải trọng phân bố trên sàn đƣợc quy đổi về dầm cột thep dạng hình thang hoặc tam giác Trường hợp các ô sàn có tỉ số: 2
Khi hệ dầm chịu lực theo hai phương, tải trọng sàn sẽ được chuyển đổi về dầm dưới dạng hình thang hoặc tam giác Tải trọng hình thang sẽ được truyền theo phương cạnh dài, trong khi tải trọng tam giác sẽ được truyền theo phương cạnh ngắn.
Khi hệ dầm hoạt động theo một phương, tải trọng sàn sẽ được truyền vào dầm dưới dạng hình chữ nhật Tải trọng tập trung tác động lên hệ dầm được tính toán từ tải trọng sàn truyền vào dầm phụ dưới dạng tải trọng phân bố Tải trọng này sau đó sẽ được phân bổ vào các nút khung, theo nguyên tắc mỗi bên chịu một nửa giá trị tải trọng.
IV 1)Xác định tĩnh tải tầng mái:
- Sơ đồ truyền tải lên khung trục E sàn tầng mái:
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO TĨNH TẢI TẦNG MÁI
Tĩnh tải phân bố đều:
-Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D5 trục E (750x300) truyền về: q1=0,609 T/m
- Do tải hình thang của 2 ô 3,9x4,5m trục truyền về: q2=2 .
-Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D4 trục E (750x300)truyền về: q1=0,609T/m
- Do tải hình tam giác của hai ô (3,6x3,9)m trục truyền về: q2=2.1,03 0, 55 3, 6
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D6(750x300) trục E truyền về: q1=0,609T/m Tổng : g3=q1=0,609T/m
-Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1 trục 1(750x300) truyền về:
G1=0,609.3,9=2,3T/m -Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5 (750x300) truyền vào:
G2=0,609.4,5/2=1,3T/m -Do tải tam giác của ô (3,9x4,5)m truyền vào:
- Do tường vượt mái 110 dày 0,9m truyền vào:
Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1 trục 2 (750x300) truyền vào:
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5 (750x300) của ô (3,6x3,93)m truyền vào:
- Do tải tam giác của hai ô (3,9x3,9)m truyền về:
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1(750x300) trục 3 gây ra:
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5 (750x300) của ô (3,6x3,9) gây ra:
- Do nửa tải hình thang của 2 ô (3,6x3,9)m trục D-G truyền vào:
- Do nửa tải tam giác của 2 ô (3,9x3,9) truyền vào:
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1(750x300) truyền vào:
- Do 2 nửa dầm chính D4(750x300) của ô bản(3,6x3,9)m truyền vào: G2=0,609.3,6/2=1,09T/m
- Do nửa tải hình thang của 2 ô (3,6x3,9)m truyền vào:
- Do trọng lƣợng dầm chính D1 750x300 truyền vào:
- Do nửa tải hình thang của ô (3,6x3,9) truyền vào
- Do tải hình chữ nhật của ô 3,9x2,4 truyền vào:
- Do trọng lƣợng dầm phu 250x500 truyền vào:
- Do tải hình chữ nhật cuẩ ô 2,4x3,9 truyền vào:
- Do tường vượt mái 110 dày 0,9m truyền vào:
IV.1 Xác định hoạt tải tầng mái: a)Hoạt tải 1:
Sơ đồ phân tải hoạt tải 1 tầng mái:
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO HOẠT TẢI 1 TẦNG MÁI
-Do 2 nửa tải hình thang của ô sàn (3,9x3,9)m truyền về:
- Do 2 nửa tải tam giác của ô 3,6x3,9 truyền vào:
- Do tải hình thang của ô (3,6x3,9)truyền vào:
Sơ đồ phân tải hoạt tải 2 tầng mái:
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO HOẠT TẢI 2 TẦNG MÁI
- Do 2 nửa tải hình thang của ô (3,9x3,9)m truyền vào: g1=2.1,03.0,55 3, 9
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (3,6x3,9)m truyền vào: g2=2.1,03 5 3, 6
-Do tải hình tam giác của ô (3,9x3,9)m truyền vào: p1= 5
- Do tải hình thang của ô (3,6x3,9)m truyền vào: p5=p7=0,55.1,03 3, 6 3, 9
IV.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC E TẦNG ĐIỂN HÌNH: a) Tĩnh tải:
-Sơ đồ phân tải do tĩnh tải tầng điển hình( tầng 4):
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO TĨNH TẢI TẦNG ĐIỂN HÌNH
Tĩnh tải phân bố đều:
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D5(750x300) trục E truyền vào: q1=0,609T/m
- Do tải 2 nửa hình thang của ô (3,9x3,9)m truyền vào: q2=2.1,03.0,55 3, 9
- Do tải trọng tường ngăn giữa các phòng(tường 220): q3=0,466T/m
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D4(750x300) trục E truyền vào: q1=0,609T/m
- Do trọng lượng tường ngăn(220) truyền vào: q2=0,466T/m
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (7,2x7,8)m truyền vào: q3=2.1,03 5 3, 6
Xác định tĩnh tải tập trung tác dụng lên khung trục E:
- Do tải trọng bản thân dầm chính D1(750x300) truyền vào:
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5 (750x300) của ô (3,9x3,9)m truyền vào:
- Do trọng lƣợng 2 nửa tải tam giác của ô (3,9x3,9)m truyền vào:
- Do trọng lƣợng cột(500x500) truyền vào:
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1 trục 2(750x300) truyền vào: G1=0,609.3,9=2,3T/m
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5 trục D(750x300) truyền vào:
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (3,9x3,9)m truyền vào:
- Do trọng lƣợng côt (500x500) truyền v ào:
- Do trọng lƣợng bản thấn dầm chính D1 trục 3 (750x300) truyền vào: G1=0,609.3,9=2,3T/m
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D5(750x300) truyền vào:
- Do trọng lƣợng côt (500x500) truyền v ào:
- Do 2 nửa tải hình thang của ô (3,6x3,9)m truyền vào:
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (3,9x3,9) truyền vào:
- Do trọng lƣợng bản thân dầm chính D1 (750x300) truyền vào: G1=0,609.3,9=2,3T/m
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính D4 (750x300) truyền vào:
- Do trọng lƣợng côt (500x500) truyền v ào:
- Do trọng lƣợng 2 nửa tải hình thang của 2 ô (3,6x3,9)m truyền vào: G4=2.1,03.0,55.3,9 3, 6
- Do 2 nửa tải hình thang của ô(3,6x3,9) truyền vào:
- Do trọng lƣợng dầm phụ (250x500) truyền vào:
- Do trọng lƣợng 2 nửa dầm chính truyền lên:
Hoạt tải tác dụng lên khung trục e tầng điển hình(tầng 4)
Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng lên khung trục E:
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO HOẠT TẢI 1 TẦNG ĐIỂN HÌNH
*Hoạt tải phân bố tác dụng lên khung:
-Do 2 nửa tải hình thang của ô (3,9x3,9)m tác dụng lên: g1=2.1,03.0,55 3, 9
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (3,6x3,9) truyền vào: g2=2.1,03 5 3, 6
*Hoạt tải tập trung tác dụng lên khung trục E:
- Do 2 nửa tải hình thang tác dụng vào:
- Do 2 nửa tải hình thang của 2 ô tác dụng vào:
Hoạt tải 2 tác dụng vào khung trục E tầng điển hình:
SƠ ĐỒ PHÂN TẢI DO HOẠT TẢI 2 TẦNG ĐIỂN HÌNH
Hoạt tải phân bố tác dụng lên khung: g1,g2
- Do 2 nửa tải hình thang của ô(3,9x3,9)m truyền vào: g1=2.1,03.0,55 3, 9
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô(3,6x3,9)m truyền lên: g2=2.1,03 5 3, 6
8 2 =2,31T/m Hoạt tải tập trung tác dụng lên khung: P1,P2,P3,P4
- Do 2 nửa tải hình tam giác của ô (3,9x3,9)m truyền lên:
- Do 2 nửa tải hình thang của ô (3,6x3,9) truyền lên:
+ Công trình nằm tại Hà nội thuộc khu vực II địa hình B
+ Vì công trình có chiều cao là 36,7(m) 40(m) do đó không cần kể tới gió động tác động vào công trình mà chỉ có gió tĩnh
Khung trục E có vị trí cao nhất ở cốt 33(m), chịu tác động của thành phần gió tĩnh và áp lực gió đặt tĩnh, không gây lực quán tính cho công trình.
+ Theo Tiêu chuẩn Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam 2737-95 công trình nằm tại Hà nội có tải trọng gió tiêu chuẩn là q 0 = 95daN/m 2
Công thức tính áp lực gió phân bố đều trên mỗi mét vuông bề mặt đứng của công trình được biểu diễn bằng q = n w₀ c k (daN/m²) Trong đó, k là hệ số điều chỉnh cho sự thay đổi áp lực theo chiều cao, được xác định thông qua bảng 5 TCVN 2737-95.
(tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế) c- Hệ số khí động lấy bằng:
(+0,8) - đối với mặt đón gió (gió đẩy) (-0,6) - đối với mặt khuất gió (gió hút) n- Hệ số v-ợt tải =1,2
+ Tính hệ số k theo ph-ơng pháp nội sụng
T-ơng tự tính cho K tại các cao độ khác ta đ-ợc
Bảng giá trị Wj ứng với các phần tính toán của công trình:
- Giá trị k đƣợc nội suy theo bảng 2-6, sổ tay thực hành kết cấu công trình
- Hệ số k tại vị trí có độ cao lớn nhất 36,7m:k=1,26
Tải trọng gió thường thay đổi theo chiều bậc thang, nhưng để đơn giản hóa quá trình tính toán, chúng ta có thể coi tải trọng gió (hệ số k) là không đổi trong giới hạn của một tầng.
* áp lực phân bố đều trên mét cao của khung E:q= n W 0 c k l
(daN/m)Trong đó: l- Chiều dài phân bố lực của gió trên t-ờng nhà vào khung
tính toán nội lực cho các cấu kiện trên khung
Với sự hỗ trợ của các phần mềm tính toán chuyên ngành như SAP2000 và Etabs, việc tính toán kết cấu cho công trình trở nên dễ dàng hơn Trong đồ án này, tôi sử dụng chương trình SAP2000 Version 12 để thực hiện các phép tính Sau khi thu thập được nội lực, tôi sẽ tổ hợp các kết quả này để xác định cặp nội lực nguy hiểm, từ đó tiến hành tính toán kết cấu công trình theo tiêu chuẩn TCVN.
- Chọn sơ dồ tính cho công trình
- Định nghĩa kích th-ớc,nhóm các vật liêu
- Đặc tr-ng của các vật liệu để thiết kế công trình
- Gán các tiết diện cho các phần tử
- Khai báo tải trọng tác dụng lên công trình
Sau khi hoàn thành các bước đã đề ra, chúng ta tiến hành chạy chương trình tính toán để xử lý số liệu và thu được kết quả về nội lực của các phần tử Kết quả nội lực sẽ được hiển thị trong phần phân phối.
1>tảI trọng nhập vào
Môđun đàn hồi của bêtông E0.10 6 (KN/m²) và trọng lượng riêng %(KN/m³) được xác định trong trường hợp tĩnh tải Trong tính toán, hệ số Selfweigh được đặt bằng 0 vì tải trọng bản thân của các cấu kiện dầm cột đã được tính toán và đưa vào khung.
Nhập hoạt tải theo 2 sơ đồ (hoạt tải1,hoạt tải 2)
Thành phần gió tĩnh nhập theo 2 sơ đồ(gió trái ,gió phải) đ-ợc đ-a về tác dụng phân bố lên khung
VIi.2>Kết quả chạy máy nội lực:
Kết quả in đã trích xuất một số phần tử đặc trưng, cung cấp đầy đủ số liệu cần thiết cho việc thiết kế công trình, bao gồm sơ đồ công trình và nội lực được in ra cho các cấu kiện quan trọng.
Vị trí và tên các phần tử xem ký hiệu trên sơ đồ khung
Căn cứ vào kết quả nội lực,ta chọn 1 số phần tử để tổ hợp và tính toán cốt thÐp
Trong đó: 0,9 :là hệ số tổ hơp
K : hệ số tổ hợp thành phần
* Tổ hợp nội lực cột:
+Tổ hợp nội lực cột tại 2 tiết diện I-I và II-II (chân cột và dỉnh cột )
+ Tại mỗi tiết diện thì tổ hợp các giá trị :N max , N min , M max , M min
+ Giá trị N,M đ-ợc thể hiện trong bảng sau:
Khi tính toán cốt thép cho các cột, chúng ta cần xác định các cặp nội lực nguy hiểm nhất trong từng tiết diện Quá trình này sẽ được áp dụng tương tự cho tất cả các cột khác.
- Các cặp nội lực nguy hiểm nhất là :
+ Cặp có trị số mô men lớn nhất M max , N t-
+ Cặp có tỉ số (M/N) lớn nhất e max =(M/N)
+ Cặp có giá trị lực dọc lớn nhất N max ,M t-
Ngoài ra , nếu các cặp có giá trị giống nhau ta xét cặp có độ lệch tâm lín nhÊt
Những cặp có độ lệch tâm lớn th-ờng gây nguy hiểm cho vùng kéo
Những cặp có giá trị lực dọc lớn thường gây nguy hiểm cho vùng nén, trong khi những cặp có mômen lớn có thể gây nguy hiểm cho cả vùng kéo và vùng nén.
* Tổ hợp nội lực dầm:
+Tổ hợp nội lực dầm tại 3 tiết diện I-I , II-II và III-III
+ Tại mỗi tiết diện thì tổ hợp các giá trị :Q max , Q min , M max , M min
+ Giá trị Q,M đ-ợc thể hiện trong bảng sau:
Khi tính toán cốt thép, chúng ta cần xác định các cặp nội lực nguy hiểm nhất trong các tiết diện để thực hiện tính toán Quy trình này sẽ được áp dụng tương tự cho các dầm khác.
-Tại mỗi tiết diện ta lấy giá trị M , Q lớn nhất về trị số để tính toán:
tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Để tính toán cốt thép cho cột, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, tôi sẽ thực hiện chi tiết cho một phần tử cột và một phần tử dầm Việc tính toán cho các phần tử còn lại sẽ được thực hiện thông qua phần mềm Excel, nơi tôi sẽ nhập công thức tính toán và số liệu đầu vào để xác định diện tích cốt thép Kết quả sẽ được tổng hợp thành bảng để dễ dàng theo dõi.
1>Tính toán cốt thép cho cột
VI.1.1>Tính toán cốt thép cho cột tầng một(phần tử c1)
+ Bê tông B25 có: : R b = 14,5 (MPa) R 0 , 429 ; R 0 , 623 + Thép chịu lực A II có : Rs= 280 (MPa) (,0(KN/cm 2 )
+ Thép sàn + thép đai dầm A I : Rs= 225 (MPa) ",5(KN/cm 2 )
Từ bảng tổ hợp nội lực cột ta chọn ra 3 cặp nội lực nghuy hiểm nhất để tính toán bêtông cốt thép cho cột
N max D01,7 (KN)P27(KN) ;M tu 11,1 (KN.m)
+ Cặp có tỉ số (M/N) lớn nhất:e max =(M/N) trùng cặp có trị số mô men lín nhÊt.M max , N t- a>Tính toán với cặp nội lực 1: N max D01,7 (KN) ;M t- 11,1(KN.m)
Kích th-ớc tiết diện là : 50x50 (cm)
Giả thiết chọn a = a’ = 3 cm h 0 = 50 - 3 = 47cm
+ Độ lệch tâm tĩnh học : e 1 = M
+Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a
+ Độ lệch tâm ban đầu :
Kết cấu siêu tĩnh e o = max(e 1 ;e a ) = max(7;2,4) =7 cm
Chiều dài tính toán của cột là : l o = ψ.l = 0,7.5= 3,5 m
Trong đó: ψ :là hệ số phụ thuộc vào liên kết với khung có 3nhịp trở nên thì hệ số ψ=0,7
350 = 7 Độ lệch tâm tính toán e = e 0 + 0,5 h - a = 1.7+ 0,5.50- 3 = 29(cm)
*>Chiều cao vùng nén : (cm)
R x N 4401,7 b x > R h 0 = 0,623 47 ),28 Tr-ờng hợp nén lệch tâm nhỏ
- Ta đi tính lại x theo ph-ơng pháp đúng dần:
Từ giá trị x ở trên ta tính A S kí hiệu là A * S
As x cm2 -Từ A S = A * S ta đi tính đ-ợc x
A S = A , S ),49 (cm 2 ) b>Tính toán với cặp nội lực 2: M max 38,1 (KN.m), N t- 679.7 (KN)
Kích th-ớc tiết diện là : 50x 50 (cm)
Giả thiết chọn a = a’ = 3 cm h 0 = 50 – 3 = 47cm
+ Độ lệch tâm tĩnh học : e 1 = M
1 , 338 +Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e o ’
+ Độ lệch tâm ban đầu :
Kết cấu siêu tĩnh e o = max(e 1 ;e a ) = e 1 =9 cm
Chiều dài tính toán của cột là : l o = ψ.l = 0,7.5= 3,5 m
Trong đó: ψ :là hệ số phụ thuộc vào liên kết với khung có 3nhịp trở nên thì hệ số ψ=0,7
350 = 7 Độ lệch tâm tính toán e = e 0 + 0,5 h – a = 1.9+ 0,5 50 – 3 = 31(cm)
*>Chiều cao vùng nén : (cm)
R x N 3679,7 b x > R h 0 = 0,623 47 ),2 Tr-ờng hợp nén lệch tâm nhỏ
- Ta đi tính lại x theo ph-ơng pháp đúng dần:
Từ giá trị x ở trên ta tính A S kí hiệu là A * S
-Từ A S = A * S ta đi tính đ-ợc x
A S = A , S ,104 (cm 2 ) b>Tính toán với cặp nội lực 3: M min 15,1 (KN.m), N tu 710,9 (KN) Kích th-ớc tiết diện là : 50x 50 (cm)
Giả thiết chọn a = a’ = 3 cm h 0 = 50 – 3 = 47cm
+ Độ lệch tâm tĩnh học : e 1 = M
1 , 315 +Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e o ’
+ Độ lệch tâm ban đầu :
Kết cấu siêu tĩnh e o = max(e 1 ;e a ) = e 1 =8,5 cm
Chiều dài tính toán của cột là : l o = ψ.l = 0,7.5= 3,5 m
Trong đó: ψ :là hệ số phụ thuộc vào liên kết với khung có 3nhịp trở nên thì hệ số ψ=0,7
350 = 7 Độ lệch tâm tính toán e = e 0 + 0,5 h – a = 1.8,5+ 0,5 50 – 3 = 30,5(cm)
*>Chiều cao vùng nén : (cm)
R x N 3710,9 b x > R h 0 = 0,623 47 ),2 Tr-ờng hợp nén lệch tâm nhỏ
- Ta đi tính lại x theo ph-ơng pháp đúng dần:
Từ giá trị x ở trên ta tính A S kí hiệu là A * S
-Từ A S = A * S ta đi tính đ-ợc x
Kết luận: Qua việc tính toán cốt thép cho phần tử C1, chúng ta nhận thấy rằng diện tích cốt thép khi tính với cặp nội lực thứ nhất lớn hơn so với cặp nội lực thứ hai Do đó, diện tích cốt thép được sử dụng cho cốt là A S = A , S ),49 (cm²).
Hàm l-ợng cốt thép trong cột thoả mãn
Chọn lớp 1 3 28 và lớp 2 2 28 có A s.ch ọ n = 30,79 cm 2
Bè trÝ cè thÐp cét :
VI.1.2>Tính toán cốt thép cho cột còn lại
Việc tính toán các phần tử còn lại được thực hiện qua bảng tính Excel để thuận tiện cho thi công Đồng thời, việc tính toán cốt thép cho khung sẽ được thực hiện sau khi nhận được sự đồng ý của thầy hướng dẫn kết cấu.
->Diện tích cốt thép của các phần tử C33,C34,C35,C36,C37 để bố trí cố thép cột cho các cột tầng 1
->Diện tích cốt thép của các phần tử C38-C52 để bố trí cố thép cột cho các cét tÇng 2,3,4
->Diện tích cốt thép của các phần tử C53-68C để bố trí cố thép cột cho các cét tÇng 5,6,7,8
Kết quả tính toán đựoc tổng hợp trong bảng sau:
Số Liệu về Cấu Kiện Tính
(KNm) N(KN) h(cm) b(cm) lo(cm)
-Chọn đ-ờng kính cốt đai: đai >
-Chọn khoảng cách cốt đai:
-Khoảng cách cốt đai tại vị trí nối buộc cốt thép dọc là:
Với cốt đai các cột còn lại chọn giống nhau 8 a 0 và a0 tại vị trí các nút buộc.
2>Tính toán cốt thép cho dầm khung
VI.2.1>Tính toán cốt thép cho phần tử D1 vị trí tiết diện m(KN.m) q(KN) ®Çu dÇm
VI.2.1.1>Tính toán cốt thép dọc
-KÝch th-íc dÇm chÝnh (30x75)cm
-Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua Tính theo tiết diện chữ nhật
Giả thiết a = 3 cm h o = h - a = 75 -3 = 72(cm) a> Tại mặt cắt I-I với M = 728,9 (KN.m)
Kích th-ớc tiết diện dầm chính chọn là hợp lý
Bố trí 4 28 ở lớp 1 và 4 28 ở lớp 2
Tại mặt cắt III-III với M = 731,4 (KN.m)
Kích th-ớc tiết diện dầm chính chọn là hợp lý
Bố trí 4 28 ở lớp 1 và 4 28 ở lớp 2 c> Tính cốt thép dọc chịu mômen d-ơng:
+> Cốt thép chịu mômen d-ong : M d-ơng = 589,2(KN.m)
+>Cánh nằm trong vùng nén nên tính theo tiết diện chữ T
+>Ta có chiều rộng cánh b c tính toán: b , f = b + 2 S c ,
Trong đó S c , không v-ợt quá trị số bé nhất trong ba giá trị sau: h , f (cm)
+>Xác định vị trí trục trung hoà:
Nên trục trung hoà đi qua cánh, tính toán nh- đối với tiết diện chữ nhật ( b , f h)
Kích th-ớc tiết diện dầm chính chọn là hợp lý
24 % Sai số chấp nhận đựơc
Bố trí 2 28 ở lớp 1 và 2 28 ở lớp 2
VI.2.1.2>Tính toán cốt thép đai
Lực cắt lớn nhất tại gối là: Q max = 43,98(KN)
- Kiểm tra điều kiện hạn chế: k o R b b.h o Qmax
Trong đo k o là hệ số, với bêtông mác 300 trở xuống, k o =0,35
-Giả thiết dùng đai 8 A s =0,503 cm2 khoảng cách cốt đai là 200 cm
=> Thoả mãn điều kiện hạn chế:
- Kiểm tra khả năng chịu lực của bêtông:
0,6.R k b.h 0 =0,6.0,09 30 72= 116,64(KN) < Q max = 439,8(KN) Vậy tiết diện không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai
Giả thiết dùng thép 8 (f đ =0,503 cm 2 ), n=2
- Khoảng cách giữa các cốt đai theo tính toán: cm
- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai: cm
- Khoảng cách giữa các cốt đai phải thỏa mãn điều kiện: cm u h cm cm u u tt 15,1
=> Vậy chọn cốt thép đai là 8 S150mm ở đoạn đầu dầm
=> Vậy chọn cốt thép đai là 8 S150mm ở đoạn giữa dầm
VI.2.1.3>Tính toán cốt thép treo ở chỗ dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính Xác định lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính:
-Hoạt tải trên dầm: p dp p l b 1 60.2,250daN/m
Trong đó: l 1 là khoảng cách giữa các dầm phụ
-Hoạt tải tập trung: P= p l dp dp 0.7,8c18daNc,18KN
-Tĩnh tải truyền vào dầm phụ: g d g l b 1 g o
Trong đó:go:là trọng lƣợng bản thân dầm phụ g o
-Tĩnh tải do dầm phụ truyền vào:
Lực tập trung do dầm phụ truyền cho dầm chính là:
Cốt treo đặt d-ới dạng cốt đai, diện tích cần thiết:
152 = 6,78 (cm 2 ) Dùng đai 8; n = 2; f đ = 0,503 (cm 2 ) thì số đai cần thiết là: d tr f n
Chiều dài khu vực cần bố trí cốt treo:
S =h dc h dp u- 50 = 25 (cm) Đặt cốt treo ở hai bên dầm phụ, mỗi bên 4 đai Khoảng cách giữa các đai: u = 6 (cm)
VI.2.2>Tính toán cốt thép cho phần tử DẦM còn lại phÇn tử
Mặt cắt nội lực số liệu dầm tính toán
Fa (cm2) ThÐp Fa b (cm) h (cm) a
TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 4)
Số liệu tính toán của vật liệu
- Bê tông # 250 có R n = 110daN/cm 2 ; R K = 8,8 daN/cm 2
- Cèt thÐp AI cã R a = 2100 daN/cm 2 ; R a® = 1800daN/cm 2
- Cèt thÐp AII cã R a = R' a = 2700daN/cm 2 ; R ax = 2200 (daN/cm 2 )
Tính toán bản
- Xét tỷ số 2 cạnh của ô bản:
Bản là bản loại dầm làm việc theo ph-ơng cạnh ngắn
- Cắt 1 dải bản rộng 1(m) vuông góc với dầm phụ ta sẽ tính toán nh- một dầm liên tục: hscm
1) Chiều dài tính toán của nhịp giữa và nhịp bên của bản
2 2 2 m công thức trong sách bê tông cốt thép 1)
* Sự chênh lệch gi-a các nhịp lớn nhất và nhỏ nhất:
2) Tải trọng tính toán và nội lực tính toán: a) Tải trọng: g tt = 388 (daN/m 2 ) p tt = 300x1,260 (daN/m 2 ) Tổng tải trọng tác dụng lên sàn tầng điển hỡnh(tầng 4)
Q s4 = g tt + p tt = 388+360t8 (daN/m 2 ) b) Nội lực tính toán:
(ứng dụng các công thức lập sẵn khi tính bản nh- dầm liên tục kê lên các gèi tùa)
Dựa trên những mô men đã tính ở trên ta tiến hành tính cốt thép cho bản sàn
3) Tính toán cốt thép sàn:
Giả thiết a = 2(cm) h o = h-a = 10-2 = 8 (cm) a) Với nhịp biên bên trái ứng với M b1 = 279 (daN.m)
- Chọn thép 6 a0 có Fa = 202cm2
Cốt thép mũ chịu mô men âm ở gối:
Vậy chiều dài tính toán của cốt mũ là :
Ta có : Pb = 360daN/cm2Qmax76,1daN
Không phải tính cốt thép chịu lực cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo:
- Chọn đường kính cốt đai là 6
- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:
Vì dầm có h0cm