VỨ vậy giải phÌp tột nhấtcho kết cấu sẾn lẾ chồn hệ sẾn khẬng dầm, chì cọ hệ thộng dầm bo nội cÌc cờt biàn vợi nhauvẾ hệ dầm tỈi vÞ trÝ cÌc Ậ cầu thang Ẽể Ẽớ cÌc bản thang.VỨ cẬng trỨnh
Chọn phơng án kết cấu cho công trình
Công trình có mặt bằng kiến trúc hình bát giác, đối xứng theo cả hai phương, giúp chịu lực hiệu quả Với chiều cao lớn, tải trọng ngang cũng cao, do đó, hệ thống vách và lõi là lựa chọn tối ưu để chịu lực Hệ thống thang máy và thang bộ được bố trí đối xứng ở khu vực giữa, nên kết cấu khung – vách lõi được áp dụng Đặc điểm của công trình là nhà ở tiêu chuẩn cao với nhịp lớn, vì vậy, việc sử dụng kết cấu sàn dầm sẽ làm tăng kích thước dầm, ảnh hưởng đến kiến trúc Hệ thống tường ngăn linh hoạt cũng gây khó khăn trong bố trí dầm Do đó, giải pháp tối ưu cho kết cấu sàn là sử dụng hệ sàn không dầm, chỉ có dầm bo nối các cột biên và dầm tại vị trí cầu thang để hỗ trợ các bản thang.
Công trình được thiết kế với hai phương pháp làm việc khác nhau, do đó các cột được lựa chọn có tiết diện vuông và giữ nguyên tiết diện này theo chiều cao của từng tầng.
Do công trình có chiều cao lớn, tải trọng tại chân cột cũng rất lớn Hơn nữa, điều kiện địa chất tại khu vực xây dựng không thuận lợi, vì vậy giải pháp móng được chọn cho công trình là cọc nhồi.
Chọn vật liệu cho công trình
Hệ kết cấu sàn phẳng nhịp lớn tạo ra lực cắt lớn tại các đầu cột, vì vậy cần sử dụng bê tông mác cao Đề xuất sử dụng bê tông mác 350 cho các thành phần như cột, dầm, sàn, vách và cầu thang.
Cốt thép dầm - sàn chọn thép < 10 nhóm AI, 10 nhóm AII Cốt thép cột - vách
< 25 nhãm AII , 25 nhãm AIII, cèt ®ai nhãm AI.
Xác định tải trọng tác động lên công trình
Tĩnh tải
Trong phần tĩnh tải, cha đề cập đến trọng lượng bản thân của kết cấu chịu lực, vì khi sử dụng chương trình Sap 2000 để tính toán nội lực, trọng lượng bản thân được xem xét thông qua hệ số selfweight Tĩnh tải này đặc biệt quan trọng khi áp dụng lên sàn tầng 1.
Lớp gạch lát dày 1 cm có trọng lượng 0,02 t/m², lớp vữa lát dày 2 cm có trọng lượng 0,047 t/m², và lớp trát trần dày 2 cm cũng có trọng lượng 0,047 t/m² Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là 0,114 t/m² Tĩnh tải này áp dụng cho các sàn tầng điển hình từ tầng 2 đến tầng 16.
Lớp gạch lát dày 1 cm = 1,8 t/m 3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m 2 Lớp vữa lát dày 2 cm = 1,8 t/m 3 : g2 = n2 h2 2 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m 2 Lớp trát trần dày 2 cm = 1,8 t/m 3 : g3 = n3 h3 3 = 1,3 0,02 1,8 = 0,047 t/m 2 Tờng gạch qui về phân bố đều trên sàn theo công thức : g 4 = G
G : Tổng trọng lợng tờng trên sàn.
F : Tổng diện tích sàn , lấy bằng 788 m 2
G = n4 h ( 0,11 l1 + 0,22 l2 ) n4 : hệ số vợt tải, lấy bằng 1,1 h : chiều cao tờng, lấy bằng 3,08 m.
: trọng lợng riêng, lấy bằng 1,8 t/m 3 l1 : tổng chiều dài tờng 110, lấy bằng 190 m. l2 : tổng chiều dài tờng 220, lấy bằng 100 m.
788 = 0,332 t/m 2 Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là : g = g1 + g2 + g3 + g4 = 0,02 + 0,047 + 0,047 + 0,332 = 0,446 t/m 2 c Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng th ợng :
Lớp gạch lá nem dày 5 cm với trọng lượng riêng 1,8 t/m³ có tải trọng g1 = 0,108 t/m² Lớp bê tông lới thép dày 10 cm, tạo dốc 2% và có trọng lượng riêng 2,5 t/m³, có tải trọng g2 = 0,325 t/m² Lớp trát trần dày 2 cm với trọng lượng riêng 1,8 t/m³ có tải trọng g3 = 0,047 t/m² Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn được tính bằng g = g1 + g2 + g3 = 0,108 + 0,325 + 0,047 = 0,48 t/m².
Lớp gạch lá nem dày 5 cm có trọng lượng riêng 1,8 t/m³, tính toán được g1 = 0,108 t/m² Lớp bê tông lới thép dày 10 cm với độ dốc 2% và trọng lượng riêng 2,5 t/m³ cho g2 = 0,325 t/m² Lớp trát trần dày 2 cm với trọng lượng riêng 1,8 t/m³ có g3 = 0,047 t/m² Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là g = g1 + g2 + g3 = 0,48 t/m².
Bể nớc mái cao 2 m q tt = 2 n = 2 t/m 2 f Tĩnh tải tác dụng lên dầm bo :
Tờng gạch dày 22 cm cao 3,08 m : g = n h 1,1 3,08 0,22 1,8 = 1,34 t/m
Hoạt tải sử dụng
a Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 1 :
Tầng 1 đợc sử dụng làm nơi bán hàng, lấy q tc = 400 kG/m 2 = 0,4 t/m 2
q tt = n q tc = 1,2 0,4 = 0,48 t/m 2 b Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng điển hình ( từ tầng 2 đến tầng 16 ) :
Trên các tầng này diện tích chủ yếu là các căn hộ nên lấy chung cho sàn là : q tc = 150kG/m 2 = 0,15 t/m 2 q tt = n q tc = 1,3 0,15 = 0,195 t/m 2 Trên các ban công lấy q tc = 400kG/m 2 = 0,4 t/m 2
q tt = n q tc = 1,2 0,4 = 0,48 t/m 2 c Hoạt tải tác dụng lên sàn tầng th ợng :
Tầng thợng là phần mái dùng để nghỉ ngơi, do đó lấy q tc = 150 kG/m 2 = 0,15 t/m 2 q tt n q tc = 1,3 0,15 = 0,195 t/m 2 d Hoạt tải tác dụng lên mái tum :
Với mái không sử dụng lấy q tc = 75kG/m 2 = 0,075 t/m 2
Tải trọng gió
Do cấu trúc có mặt bằng phức tạp, việc xác định hệ số khí động cho từng mặt của công trình là không khả thi Thay vào đó, chỉ có thể tính toán thành phần hệ số cản chính diện dựa trên diện tích hình chiếu của công trình trên mặt phẳng vuông góc với hướng gió Để thực hiện điều này, công trình được coi như một hình lăng trụ có mặt bằng hình bát giác đều.
W0 : Gía trị áp lực gió phụ thuộc vào vùng lănh thổ và địa hình, công trình xây dựng tại
Hà Nội có W0 = 95 kG/m² (0,095 t/m²) Hệ số vợt tải được xác định là 1,2, trong khi hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao được ký hiệu là k Hệ số cản chính diện c được tính theo công thức c = k1 c, trong đó c phụ thuộc vào hệ số Reynolds (Re).
Re = 0,88 d √ W 0 k ( h ) γ 10 5 d : đờng kính đờng tròn ngoại tiếp mặt bằng công trình, d = 36,4 m k(h) : hệ số thay đổi áp lực gió tại đỉnh công trình , h = 60 m k(60) = 1,38
: hệ số độ tin cậy , lấy bằng 1,2
Hệ số k1 phụ thuộc vào hệ số e
32 = 3,75 < 5 k1 = 0,6 c = 0,6 1,5 = 0,9 Tải trọng gió tĩnh đợc qui về lực tập trung tác dụng tại sàn từng tầng theo công thức :
A : diện tích mặt đón gió trên từng phần công trình.
Tải trọng gió tĩnh tác dụng vào phần mái tum và bể nớc đợc qui về lực tập trung đặt tại mái tum với gía trị :
Diện tích mặt đón gió mái tum (Atum) và các hệ số khí động là những yếu tố quan trọng trong thiết kế Hệ số độ cao tại đỉnh mái tum được xác định là Abn0m2 k với k = k(60) = 1,38 Hệ số khí động phần gió hút (chút) có giá trị là 0,6, trong khi hệ số khí động phần gió đẩy (cđẩy) là 0,8 Cuối cùng, hệ số vợt tải (n) được tính bằng 1,2.
Stĩnh0.1,2.0,095.1,38(0,6+0,8)",0248t b Tải trọng gió động : tính tải trọng gió động, ta phải tìm các dạng dao động riêng Sử dụng chơng trình Sap
Để tính toán dao động, sơ đồ làm việc được khai báo trong phần mềm Sap tương tự như sơ đồ thực tế của công trình Sau khi chạy chương trình Sap với 17 dạng dao động riêng đầu tiên, chúng ta thu được các tần số tương ứng với 3 dạng dao động riêng đầu tiên của công trình.
Dạng dao động Tần số (Hz)
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995, nếu công trình có dạng dao động riêng đầu tiên nhỏ hơn giá trị giới hạn fL, cần phải tính toán gió động dựa trên dạng dao động riêng đầu tiên đó.
Trong công trình bê tông cốt thép tại Hà Nội, với vùng tính gió có tần số fL = 1,3 Hz, cần tiến hành tính toán gió động dựa trên ba dạng dao động đầu tiên.
Do nhà nhiều tầng có độ cứng, khối lượng và bề mặt đón gió không thay đổi theo chiều cao, giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió động tại độ cao z được tính theo công thức sau:
Wph :giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió ở độ cao h của đỉnh công trình,xác định theo công thức sau:
Wh:giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở đỉnh công trình, xem nh ở mái tum.
: hệ số động lực, tra bảng theo hệ số phụ thuộc vào áp lực gió W0 và tần số dao động riêng.
W0 : áp lực gió tại Hà Nội, bằng 950 N/m 2
: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, bằng 1,2 fi : tần số giao động của dạng dao động riêng thứ I
Dạng dao động Tần số(Hz)
. : hệ số tơng quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào các tham số
Với công trình có bề mặt đang xét vuông góc với phơng gío thì bằngbề rộng mặt đón gío, bằng 35,5 m
chiều cao công trình, bằng 60 m.
tra bảng theo và đợc giá trị 0,66375.
Ta thấy thành phần động của gió tỉ lệ thuận với nên ta chọn giá trị lớn để tính Cụ thể ta chọn =1,55 để tính toán.
Thành phần động của tải trọng gió cũng đợc qui về lực tập trung đặt tại vị trí của tải trọng gió tĩnh theo công thức :
Tđộng = n Wp A Vậy tải trọng gió tác dụng lên công trình theo mỗi phơng bằng tổng tải trọng gió động và tải trọng gió tĩnh theo phơng đó.
Sơ đồ tải trọng gió đợc cho trên hình vẽ sau :
Tải trọng động đất
Theo TCXD 198 - 1997, tải trọng động đất được tính toán dựa trên chu kỳ dao động đầu tiên T1 > 0,4 s, với ba dạng dao động riêng đầu tiên Để xác định tải trọng động đất, công trình được chia thành r phần theo chiều cao, mỗi phần có trọng lượng Qk, trong đó Qk được lấy là 700 t.
Tải trọng động đất tác dụng lên tầng thứ k theo dạng dao động thứ i đợc xác định theo công thức :
Cki : Hệ số địa chấn ứng với tầng thứ k ở dạng dao động thứ i :
K0 : Lấy các gía trị 0,1 ; 0,2 ; 0,4 ứng với các cấp động đất là 7 , 8 , 9 với công trình này lấy K0 = 0,1 ứng với động đất cấp. Đô cao (m)
K1 : Hệ số xét tới mức h hỏng cho phép của nhà ( K1 = 0,12 - 1 ) đối với công trình này lÊy K1 = 0,25
K2 : Hệ số xét tới giải pháp kết cấu ( K2 = 0,5 - 1,5 ) lấy bằng 1,2
KHệ số giảm chấn ( K = 1 - 1,5 ) lấy K = 1
i : Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i
Với công trình này đợc xây dựng trên đất loại 3 (cát, sét và các loại khác) lấy :
T i và thoả mãn điều kiện 0,8 i 2.
Q k x ki 2 xki : Chuyển vị ngang của phần thứ k theo dạng dao động thứ i.
Công trình đợc chia thành 18 phần theo chiều cao có khối lợng gần nh nhau nên ta có :
Tải trọng động đất đợc tính toán trong các bảng sau.
Chuyển vị của các điểm giữa sàn tầng 1 đến sàn tầng 18 joint Chuyển vị dạng1 Chuyển vị dạng 2 Chuyển vị dạng 3
Bảng tính toán tải trọng động đất cho dạng dao động thứ 1
TÇng (k) Xk1 Xk1 2 k1 Ck1 Fk1( t )
Bảng tính toán tải trọng động đất cho dạng dao động thứ 3
TÇng (k) Xk3 Xk3 2 k3 Ck3 Fk3( t )
Tổ hợp nội lực
Sau khi tính toán nội lực bằng chơng trình Sap 2000 với các trờng hợp tải trọng ta tiến hành tổ hợp nội lực.
Nội lực do động đất với 3 dạng dao động riêng đầu tiên đợc lấy nh sau :
Bảng tính toán tải trọng động đất cho dạng dao động thứ 2
TÇng (k) Xk2 Xk2 2 k2 Ck2 Fk2( t )
N1 , N2 , N3 : Nội lực ứng với từng dạng dao động riêng.
Tổ hợp cơ bản 1 bao gồm một tĩnh tải cộng với một hoạt tải gây ra nội lực nguy hiểm nhÊt.
Tổ hợp cơ bản 2 gồm tĩnh tải cộng với 0,9 các hoạt tải.
Tổ hợp đặc biệt bao gồm 0,9 tĩnh tải, 0,8 hoạt tải dài hạn và tải trọng đặc biệt (trong trường hợp này là tải trọng động đất) Tải trọng gió không được tính đến trong tổ hợp đặc biệt của động đất Để đảm bảo nội lực do tải trọng động đất được tính toán chính xác, trong quá trình tổ hợp, cần lấy dấu sao cho nội lực tổng hợp đạt mức nguy hiểm nhất.
Lựa chọn sơ bộ kích thớc tiết diện
Chọn chiều dày sàn
Theo tiêu chuẩn ACI chọn chiều dày của bản không dầm theo công thức : hb 1 32÷35 l n
Chọn chiều dày bản là hb = 220 mm.
Chọn tiết diện dầm
Chọn bề rộng tiết diện dầm bằng chiều dày tờng chung cho các dầm bo bằng 220 mm. Chọn chiều cao dầm theo công thức : h d =( 1
Với ln là nhịp tính toán của dầm, lấy gần đúng là khoảng cách giữa hai tâm vách ở biên nhà ln = 7000 mm. h d = 1
583mm Kết hợp với yêu cầu kiến trúc, chọn hd = 700 mm cho các dầm bo. b Các dầm liên kết vách cầu thang với lõi thang máy :
Chọn bề rộng dầm bd = 200 mm. hd 1
= 266,66 mmChọn chiều cao dầm hd = 300 mm.
Chọn tiết diện cột
a Xác định sơ bộ tải trọng tác dụng lên một sàn :
Lớp gạch lát dày 1 cm có trọng lượng 0,02 t/m², với mật độ 1,8 t/m³ Lớp vữa lát dày 2 cm nặng 0,047 t/m², cũng với mật độ 1,8 t/m³ Lớp bê tông sàn dày 22 cm có trọng lượng 0,605 t/m², với mật độ 2,5 t/m³ Lớp trát trần dày 2 cm nặng 0,047 t/m², với mật độ 1,8 t/m³ Tường gạch được phân bố đều trên sàn theo công thức g5 = G.
G : Tổng trọng lợng tờng trên sàn.
F : Tổng diện tích sàn, lấy bằng 788 m 2
G = n5 h ( 0,11 l1 + 0,22 l2 ) n5 : hệ số vợt tải, lấy bằng 1,1 h : chiều cao tờng, lấy bằng 3,08 m
: trọng lợng riêng, lấy bằng 1,8 t/m 3 l1 : tổng chiều dài tờng 110, lấy bằng 190 m l2 : tổng chiều dài tờng 220, lấy bằng 100 m
788 = 0,332 t/m 2 Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là : g = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 = 0,02 + 0,047 + 0,605 + 0,047 + 0,332 = 1,051 t/m 2
Theo TCVN 2737 - 1995 với nhà ở kiểu căn hộ lấy p tc = 150 daN/m 2 cho mọi phòng p = np p tc = 1,3 0,15 = 0,195 t/m 2
- Tổng tải trọng tác dụng lên một sàn : q = g + p = 1,246 t/m 2 b Xác định tiết diện cột :
N = n q F n : Số sàn ở phía trên cột, n = 18
F : Diện tích truyền tải của một sàn vào cột, lấy đối với cột trục C - 2 nh hình vẽ :
Chọn cột vuông h √ F c 80,8 cm chọn h = 90 cm
Vì hệ sàn là sàn không dầm và công trình có chiều cao lớn nên không thay đổi tiết diện cét.
Chọn tiết diện lõi + vách
Theo TCXD 198 - 1997 tổng diện tích tiết diện lõi và vách xác định theo công thức:
Fvl : tổng diện tích tiết diện lõi + vách.
Fst : tổng diện tích sàn từng tầng, Fst = 788 m 2
Fvl = 0,015 788 = 11,82 m 2 = 118200 cm 2 Tổng chiều dài các vách là : l 93,2 m = 9320 cm
9320 = 12,68 cm Chọn chiều dày các vách là 20 cm Thoả mãn các điều kiện
vl 15 cm và vl h tÇng
20 ,5 cm. ii tính toán cốt thép cột & vách
Tính toán cốt thép dọc của cột chịu nén lệch tâm xiên
Lý thuyÕt chung
Cột chịu nén lệch tâm xiên đợc đa về một cột chịu nén lệch tâm trong một mặt phẳng với cặp nội lực Mtđ và N.
Mtđ đợc tính nh sau :
Các đại lợng trong hai công thức trên đợc giải thích bằng hình vẽ sau :
Trong đó : b' = b - 2a và h' = h - 2a a : lớp bảo vệ tính từ trọng tâm cốt thép.
Hệ số tính theo công thức :
N b h f c ' fc' : độ bền nén của bê tông, với bê tông mác 350
fc' 350 1,2 kG/cm 2 Sau đó với cặp nội lực Mtđ và N ta tính toán cốt thép TCVN 5574 - 1991 nh sau :
Gỉa thiết hàm lợng cốt thép t để tính hệ số ảnh hởng của uốn dọc và độ lệch tâm e.
Nth 6,4 l 0 ( S k dh E b J b + E a J a ) l0 : Chiều dài tính toán của cột, cột trong khung bê tông cốt thép toàn khối l0 = 0,7 l l : Khoảng cách tính từ mặt móng tới đáy dầm.
Hệ số S phụ thuộc vào độ lệch tâm e0 = e01 + eng e01 M td N eng : Độ lệch tâm ngẫu nhiên lấy không nhỏ hơn
25 chiều cao tiết diện (h) và không nhỏ hơn 2 cm
+ 0,1 kdh : Hệ số kể đến tính chất dài hạn của tải trọng kdh = 1 +
Mdh , Ndh : Phần dài hạn của mô men uốn và lực nén tính toán.
M , N : Mô men uốn và lực nén tính toán tổng cộng. y : Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo hay chịu nén ít của tiết diện.
Eb : Mô đun đàn hồi của bê tông.
Jb : Mô men quán tính của tiết diện đối với trục chịu uốn.
Ea : Mô đun đàn hồi của thép.
Mô men quán tính của tiết diện cốt thép ảnh hưởng đến trục chịu uốn Độ lệch tâm e được tính theo công thức: e = e0 + 0,5h - a Đối với cột có cốt thép đặt đối xứng, chiều cao vùng chịu nén x được tính toán theo các phương pháp cụ thể.
Rn : cờng độ chịu nén tính toán của bê tông. b : bề rộng tiết diện.
Diện tích cốt thép Fa = Fa' đợc tính toán phụ thuộc vào giá trị của x :
Tính lại x theo hai trờng hợp sau :
Sau khi tính toán diện tích cốt thép, cần so sánh hàm lượng cốt thép giả thiết Nếu sự chênh lệch không vượt quá 5%, có thể chấp nhận kết quả Ngược lại, nếu chênh lệch lớn hơn 5%, cần điều chỉnh giả thiết hàm lượng cốt thép và thực hiện tính toán lại.
Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện :
Cốt thép được thiết kế dựa trên cặp nội lực tương đương, sau đó cần kiểm tra khả năng chịu lực với cặp lực dọc thực tế bằng phương trình Bressler.
Ntd : Khả năng chịu lực dọc của tiết diện khi chịu nén lệch tâm xiên với độ lệch tâm e0x M x
N0 : Khả năng chịu lực của tiết diện khi chịu nén đúng tâm
Nx : Khả năng chịu lực dọc của tiết diện khi chịu nén lệch tâm theo phơng x với độ lệch t©m. e0x M x N
Ny : Khả năng chịu lực dọc của tiết diện khi chịu nén lệch tâm theo phơng y với độ lệch t©m. e0y M y N
Nx(Ny) đợc tính nh sau :
Tính lại x theo hai trờng hợp (*) và (**) rồi tính Nx(Ny) theo công thức :
Tính toán cốt thép
Tính toán cột trục C cho 3 tầng hầm có chiều dài 3,6 m từ mặt móng đến đáy sàn tầng 1, sử dụng bê tông mác 350 với fc' = 280 kG/cm² và cốt thép nhóm AIII có fy = 3600 kG/cm² Cột có kích thước 0,9 x 0,9 m, diện tích tiết diện Ac = 8100 cm² Chiều dài tính toán của cột được xác định là l0 = 0,7 x l = 252 cm.
Chọn các cặp nội lực để tính toán :
Cặp 1 : |Mx|max , Myt , Nt : Mx = 35,699 tm, My = 2,761 tm , N = 370,819 t
Cặp 2 : |My| min , Mxt , Nt : Mx = -34,665 tm, My = 0,541 tm , N = 758,863 t
Cặp 3 : Nmax , Mxt , Myt : Mx = -31,004 tm, My = 0,84 tm , N = 825,148 t
Tính toán cốt thép với cặp 1 :
My = 2,761 tm = 276100 kGcm Vì cột có tiết diện vuông nên b = h = 90 cm, giả thiết lớp bảo vệ tính từ mép ngoài đến tâm cốt thép là a = 3,5 cm b' = h' = h - 2a = 90 - 2 3,5 = 83 cm
370819 90.90.280 = 0,8 Vì Mx > My nên ta tính mô men
, 2cm) = 3,6 cm Độ lệch tâm e0 = e01 + eng = 10,2 + 3,6 = 13,8 cm
Gỉa thiết hàm lợng cốt thép t = 0,5% = 0,005
Ja = t b h0 ( 0,5h-a ) 2 = 0,005 90 86,5 ( 0,5.90 - 3,5 ) = 67039 cm 4 0,05h = 4,5 cm < e0 = 13,8 cm < 5h = 450 cm
= 0,534 Vì tải trọng ngắn hạn không đáng kể nên lấy kdh = 2
min = 1% Diện tích cốt thép theo min là :
0,01 90 86,5 = 77,85 cm 2 Với diện tích cốt thép theo min ta chọn 1625 và bố trí 5 thanh ở một mặt theo chu vi nh hình vẽ :
Mx = -31,004 tm = -3100400kGcm , My = 0,84tm = 84000kGcm,
* Tính khả năng chịu nén đúng tâm :
Khả năng chịu nén đúng tâm đợc tính theo công thức :
N0 = ( RnFb + Ra Fat ) Trong đó :
* Tính khả năng chịu nén Nx khi chịu nén lệch tâm theo phơng x : e01 M x
, 2cm) = 3,6 cm Độ lệch tâm e0 = e01 + eng = 3,76 + 3,6 = 7,36 cm
Ja = t b h0 ( 0,5h-a ) 2 = 0,0063 90 86,5 ( 0,5.90 - 3,5 ) = 84498 cm 4 0,05h = 4,5 cm < e0 = 7,36 cm < 5h = 450 cm
= 0,7 Vì tải trọng ngắn hạn không đáng kể nên lấy kdh = 2
19572560000 = 1 Chiều cao vùng chịu nén x N
825148 155.90 = 59,15 cm > 0h0 = 0,55 86,5 = 47,575 cm Vậy tính lại x :
tính lại x theo công thức: x h−( 1,8 + 0,5 h h 0 −1,4 α 0 ) ηee 0
78,59cm e = e0 + 0,5h - a = 1 7,36 + 0,5 90 - 3,5 = 48,84 cm Khả năng chịu lực dọc khi chịu uốn theo phơng x là :
* Tính khả năng chịu nén Ny khi chịu nén lệch tâm theo phơng y : e01 M y
, 2cm) = 3,6 cm Độ lệch tâm e0 = e01 + eng = 0,1 + 3,6 = 3,7 cm
Vì tải trọng ngắn hạn không đáng kể nên lấy kdh = 2
2585760000 = 1 Chiều cao vùng chịu nén x N
825184 155.90 = 59,15 cm > 0h0 = 0,55 86,5 = 47,575 cm Vậy tính lại x :
Với e0 = 1 3,7 = 3,7 < 0,2h0 = 0,2 86,5 = 17,3 tính lại x theo công thức: x h−( 1,8 + 0,5 h h 0 −1,4 α 0 ) ηee 0
= 84,26cm e = e0 + 0,5h - a = 1 3,7 + 0,5 90 - 3,5 = 45,2 cm Khả năng chịu lực dọc khi chịu uốn theo phơng y là :
Vậy Ntd = 1067,84 t > N = 825,184 t tiết diện đủ khả năng chịu lực
Mx = -34,665 tm =-3466500kGcm , My = 0,541tm = 54100kGcm ,
* Tính khả năng chịu nén đúng tâm :
Khả năng chịu nén đúng tâm đợc tính theo công thức :
* Tính khả năng chịu nén Nx khi chịu nén lệch tâm theo phơng x : e01 M x
, 2cm) = 3,6 cm Độ lệch tâm e0 = e01 + eng = 4,56 + 3,6 = 8,16 cm
Ja = t b h0 ( 0,5h-a ) 2 = 0,0063 90 86,5 ( 0,5.90 - 3,5 ) = 84498 cm 4 0,05h = 4,5 cm < e0 = 8,16 cm < 5h = 450 cm
= 0,68 Vì tải trọng ngắn hạn không đáng kể nên lấy kdh = 2
19142102860 = 1 Chiều cao vùng chịu nén x N
758863 155.90 = 54,4 cm > 0h0 = 0,55 86,5 = 47,575 cm Vậy tính lại x :
tính lại x theo công thức: x h−( 1,8 + 0,5 h h 0 −1,4 α 0 ) ηee 0
Khả năng chịu lực dọc khi chịu uốn theo phơng x là :
* Tính khả năng chịu nén Ny khi chịu nén lệch tâm theo phơng y : e01 M y
, 2cm) = 3,6 cm Độ lệch tâm e0 = e01 + eng = 0,07 + 3,6 = 3,67 cm
Vì tải trọng ngắn hạn không đáng kể nên lấy kdh = 2
22585760000 = 1 Chiều cao vùng chịu nén x N
758863 155.90 = 54,4 cm > 0h0 = 0,55 86,5 = 47,575 cm Vậy tính lại x :
tính lại x theo công thức: x h−( 1,8 + 0,5 h h 0 −1,4 α 0 ) ηee 0
= 84,3cm e = e0 + 0,5h - a = 1 3,67 + 0,5 90 - 3,5 = 45,17 cm Khả năng chịu lực dọc khi chịu uốn theo phơng y là :
Vậy Ntd = 1050,5 t > N = 758,863 t tiết diện đủ khả năng chịu lực.
Tính toán cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông
Lực cắt lớn nhất tại chân cột C - 3 là :
Qx = 8,902 t Khả năng chịu cắt của bê tông là :
Qtd = K1 Rk b h0 = 0,6 11 90 86,5 = 51381 kG 51 t Vậy lực cắt trong cột rất nhỏ so với khả năng chịu cắt của bê tông
chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo.
Bè trÝ cèt ®ai ( theo TCXD 198 - 1997 )
§êng kÝnh cèt ®ai lÊy nh sau :
4 cốt dọc ; 8 mm) = max(6,25 mm ; 8 mm) = 8 mm
* Bố trí trong phạm vi nút khung :
Từ điểm cách mép trên sàn đến điểm cách mép dới sàn một khoảng l1. l1 = max(hcét ;
6 h thông thuỷ tầng ; 450 mm ) = max(900 mm ; 600 mm ; 450 mm) = 900 mm
Trong khoảng này bố trí khoảng cách cốt đai ( u )nh sau : u min(6cốt dọc ; 100 mm) = min(150 mm ; 100 mm) = 100 mm Chọn cốt đai 8a100
* Bố trí trong vùng còn lại : u min(12cốt dọc ; cạnh nhỏ của tiết diện) = min(300 mm ; 900 mm) = 300 mm Chọn cốt đai 8a250. ii.3 Thiết kế mối nối chồng cốt thép
Chiều dài đoạn nối chồng cốt dọc trong cột đợc tính nh mối nối chồng cốt thép trong vùng kéo là trờng hợp bất lợi hơn.
Chiều dài đoạn nối chồng đợc tính theo công thức : lneo = ( m neo R a
) d Đồng thời không nhỏ hơn 30d = 750 mm và 250 mm mneo : tra bảng , đối với cốt có gờ lấy bằng 0,9
: tra bảng , lấy bằng 11 lneo = ( m neo R a
Cốt thép cột được lắp đặt theo quy định của TCVN 5574 - 1991 cho phép nối tất cả các cốt thép trong cùng một đoạn mà không cần nối so le nhau Thiết kế vách cũng cần được chú trọng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Công thức tính toán
ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại các điểm thuộc chân vách đợc xác định theo công thức :
M : mômen tính toán đợc phân cho vách.
N : lực dọc tính toán tại chân vách
Q : lực cắt tính toán đợc phân cho vách
Y : khoảng cách từ trọng tâm vách đến điểm đang xét
F , , Jx , S : diện tích, bề dày, mômen quán tính, mômen tĩnh của phần tính toán với trọng tâm tiết diện vách.
Số liệu tính toán
Rn = 1550 T/m 2 ; Rk = 110 T/m 2 Cèt thÐp AIII cã :
Ra = 36000 t/m 2 Sơ đồ tính nh hình vẽ.
Các đặc trng tiết diện :
Nội lực tính toán tại chân vách
Nội lực nguy hiểm nhất đợc lấy từ bảng tổ hợp nh sau:
4.4 Tính toán
KiÓm tra
* Đối với phần chịu nén : theo công thức N Rn Fbt + Ra Fa
Vậy thoã mãn điều kiện trên
* Điều kiện chịu cắt : theo công thức Q ko Rn b ho
Vế phải : ko Rn b ho = 0.35 1550 0.3 ( 0,5 - 0.05 ) = 73,24 (T)
Vậy cốt đai chỉ bố trí theo cấu tạo 10 a300 ( = 0.314% > min =0.25%). iii tính toán sàn không dầm
Lý thuyÕt chung
III.1.1 Kiểm tra chiều dày của bản đối với lực cắt Đối với một bản không dầm thì việc kiểm tra lực cắt là rất quan trọng, trong quá trình thiết kế phải chọn chiều dày của bản sao cho bê tông đủ khả năng chịu cắt, để khi thiết kế bản không phải chọn lại chiều dày của bản gây mất thời gian không cần thiết. Điều kiện để một bản không dầm không có cốt thép chịu cắt đủ khả năng chịu cắt là :
P : Lực cắt tác dụng lên bản tính bằng tổng tải trọng nằm ngoài chu vi chịu cắt tác dụng lên cột.
Diện tích chịu tải P được mô tả qua hình vẽ, với diện tích phần gạch chéo trên hình Chu vi trung bình của mặt chịu cắt là mặt phát triển từ mép cột ra bốn phía theo một góc 45 độ, như thể hiện trong hình vẽ.
2 ) h0 : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu nén.
1.2 Tính nội lực trong bản bằng phơng pháp khung tơng đơng
Phân phối mô men cho dải cột và dải giữa nhịp
Bản sàn được quy về dầm tương đương không phản ánh chính xác tình trạng thực tế do sự phân phối nội lực không đồng đều giữa dải cột và dải giữa nhịp Do đó, sau khi tính toán được mô men bằng phương pháp khung tương đương, cần tiến hành phân phối mô men cho các dải giữa nhịp và dải trên cột để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.
Việc phân biệt các dải trên cột và dải giữa nhịp đợc mô tả trên hình vẽ sau :
Mô men được tính theo phương pháp khung tương đương, phân phối trên gối và một nửa dải giữa nhịp ở mỗi bên, phụ thuộc vào giá trị âm hay dương của mô men cùng với độ cứng chống xoắn của cấu kiện chịu xoắn liên kết với cột.
Các giá trị phân phối mô men cho dải cột đợc lập thành bảng , phần còn lại đợc chia đôi cho nửa dải giữa hai bên.
Bảng 1 : Phần trăm phân phối mô men d ơng cho dải cột
Bảng 2 : Phần trăm phân phối mô men âm cho dải cột - các cột trung gian
Bảng 3 : Phần trăm phân phối mô men âm cho dải cột - các cột biên
Ib : mô men quán tính của mặt cắt dầm dọc theo khung tơng đơng , với bản không dầm
Is : mô men quán tính của mặt cắt sàn.
Vậy với sàn không dầm 1 = 0
Các đại lợng Ecb , C , Ecs , Is đã đợc giải thích ở trên.
Tính toán cốt thép sàn không dầm
Sau khi xác định được mô men uốn tại dải cột và dải giữa, chúng ta tiến hành tính toán cốt thép cho cấu kiện sàn chịu uốn theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 1997.
Kiểm tra chiều dày bản đối với lực cắt
- Tính giá trị lực cắt P : Xác định cho cột E - 2
Chu vi vùng chịu cắt là : b = 4 ( hcét +h0 )
Gỉa thiết chiều dày lớp bảo vệ tính từ trọng tâm cốt thép là 2 cm
ho= hbản - 2 = 22 - 2 = 20 cm b = 4 ( 90 +20 ) = 440 cm Diện tích chịu tải là :
S = 700 537 - ( 90 + 20 ) 2 = 363800 cm 2 Tổng tải trọng tác dụng lên sàn là : q = g + p = 1,246 t/m 2 = 0,1246 kG/cm 2 Lực cắt tác dụng lên phần chu vi chịu cắt là :
- Tính khả năng chịu cắt 0,75Rk b h0 :
chiều dày của bản đủ khả năng chịu cắt.
-Tính giá trị lực cắt P :Xác định cho cột E-1(vách)
Chu vi vùng chịu cắt là: b = 2(4ho+lv+bv)=2(4.20+250+30)r0 cm Diện tích chịu tải là :
Sp0.654 – (250+2.20)(30+2.20) C7500 cm 2 Lực cắt tác dụng lên phần chu vi chịu cắt là:
P=q.S=0,1246.437500 = 54512,5 kG -Tính khả năng chịu cắt 0,75Rk.b.ho :
0,75Rk.b.ho = 0,75.11.720.20 = 118800 kG PT512,5 < 0,75Rk.b.ho8800
chiều dày của bản đủ khả năng chịu cắt.
Tính toán nội lực bằng phơng pháp khung tơng đ- ơng
a Xác định các cột t ơng đ ơng :
- Cột trục E - 1 tơng đơng (vách đợc xem nh cột) :
Cột có tiết diện 30 x 250 cm
12 = 39062500 cm 4 Chiều dài cột tính từ mặt sàn tầng dới tới đáy sàn tầng trên là :
L = 330 - 22 = 308 cm Độ cứng của một cột là :
308 507305E c Độ cứng chống xoắn của các cấu kiện chịu xoắn là :
Dầm bo có chiều cao hd = 70 cm , bề rộng bd = 22 cm , sàn dày s = 22 cm , cột có chiÒu cao hc = 90 cm
x1 = bd = 22 cm , y1 = hd - s = 70 - 22 = 48 cm , x2 = s = 22 cm , y2 = hc = 90 cm
Vì dải E ở giữa nên có hai cánh tay đòn chịu xoắn ở hai bên do đó :
Vì tại vị trí E - 1 có hai cột trên và dới nên ∑ K c = 2Kc
Vì sàn và cột làm cùng loại vật liệu nên Ec = Ecs Kec = 11350E
Cột tơng đơng bao gồm cột trên và cột dới sàn do đó mô men quán tính của một cột tơng đơng là :
4E 436975 cm 4 Vậy cột vuông tơng đơng có cạnh là : hec 4 √ 12 I ec = 4 √ 12.436975 = 47,85 cm
Cột có tiết diện 90 x 90 cm
12 = 5467500 cm 4 Chiều dài cột tính từ mặt sàn tầng dới tới đáy sàn tầng trên là L = 308 cm Độ cứng của một cột là :
308 71006E c Độ cứng chống xoắn của các cấu kiện chịu xoắn là :
Vì cột phía trong nên không có dầm ngang do đó x = s = 22 cm , y = hc = 90 cm
Vì cột C - 2 ở dải giữa có hai cánh tay đòn chịu xoắn ở hai bên do đó :
Vì tại vị trí C - 2 có hai cột trên và dới nên ∑ K c = 2Kc
Vì sàn và cột làm cùng loại vật liệu nên :
Ec = Ecs Kec = 9778.15E Cột tơng đơng bao gồm cột trên và cột dới sàn do đó mô men quán tính của một cột tơng đơng là :
4E = 376458,6 cm 4 Vậy cột vuông tơng đơng có cạnh là : hec 4 √ 12 I ec
-Xác định cột tơng đơng tại vị trí lõi thang máy :
Lõi thang máy có độ cứng chống uốn vô hạn, cho phép thay thế lõi bằng một liên kết ngàm nếu bỏ qua biến dạng do lực dọc Để xác định dầm tương đương, cần xem xét các yếu tố liên quan đến độ cứng và ứng suất.
Vì bản không có dầm nên dầm tơng đơng có :
Chiều cao h = s = 22 cm, bề rộng dầm tơng đơng b = l2 = 700 cm.
Nhịp tính toán của khung tơng đơng bằng khoảng cách thông thuỷ giữa các cột.
Nh vậy , tại đoạn công xôn ltt = 1400 mm.
Tại nhịp 2 – lõi: ltt = 1850 mm. c Sơ đồ tính toán khung t ơng đ ơng :
Sơ đồ tính toán khung tơng đơng đợc cho trên hình vẽ :
Tải trọng đợc đa về phân bố đều trên dầm theo công thức : q = ( g + p ) l2
Trong đó : g : tĩnh tải phân bố đều trên sàn : g = 1,051 t/m 2 p : hoạt tải phân bố đều trên sàn
+ Phần ban công : p = 0,48 t/m 2 l2 : chiều rộng dầm tơng đơng, lấy bằng 7 m
Tải trọng phân bố trên chiều dài dầm tương đương phần phía trong được tính là q1 = (1,051 + 0,195) 7 ≈ 8,722 t/m, trong khi tải trọng phân bố trên chiều dài dầm tương đương phần phía con sơn là q2 = (1,051 + 0,48) 7 ≈ 10,717 t/m Sơ đồ chất tải khung tương đương được thể hiện trong hình vẽ, và kết quả nội lực khung tương đương cũng đã được xác định.
Biểu đồ mô men và lực cắt cho trên hình vẽ :
32 e Ph©n phối mô men cho dải cột :
+ Phân phối mô men dơng cho dải cột :
Vì sàn nấm nên 1 = 0, tỉ số l 2 l 1 = 1
Phần trăm phân phối mô men dơng cho nhịp 1 - 2 là 60%
1 = 0 , l 2 l 1 = 8100 2400 = 3,375 phần trăm phân phối mô men dơng cho nhịp 2 - 3 là 60%
+ Phân phối mô men âm cho dải cột :
2 700.22 3 /12 = 0,315 Nội suy ta có phần trăm phân phối mô men âm cho dải cột tại gối 1 là 96,85%
Phần trăm phân phối mô men cho dải cột tại gối 2 là 75%
Gối 3 là lõi thang máy nên mô men uốn đợc chia đều cho dải cột và 2 nửa dải giữa phần trăm phân phối mô men cho dải cột là 50%
Bảng phân phối mô men cho dải cột và nửa dải giữa :
Dải cột 96.9 % -36.8 60 % 15.2 75 % -29.9 60 % -2.67 50 % -1.49 Nửa dải giữa 1.58 % -0.6 20 % 5.08 12.5 % -4.99 20 % -0.89 25 % -0.75
Mô men uốn ( tm ) Gèi1
III.3.2 Tính cho dải G a Xác định các cột t - ơng đ ơng :
- Cột trục G - 1 t- ơng đ- ơng(vách đợc xem nh cột) :
Cột có tiết diện 30 x 250 cm Ic 30.250 3
12 = 39062500 cm 4 Chiều dài cột tính từ mặt sàn tầng dới tới đáy sàn tầng trên là L = 308 cm Độ cứng của một cột là :
Trong dải này có thể bỏ qua độ cứng chống uốn của dầm bo nối từ trục G - 1 đến trục K
- 3 Độ cứng chống xoắn của các cấu kiện chịu xoắn là :
Dầm bo có chiều cao hd = 70 cm , bề rộng bd = 22 cm , sàn dày s = 22 cm , cột có chiÒu cao hc = 90 cm
x1 = bd = 22 cm , y1 = hd - s = 70 - 22 = 48 cm , x2 = s = 22 cm , y2 = hc = 90 cm
C = ( 1−0, 63 2248) 22 3 3.48+( 1−0 , 63 2290) 22 3 3.90 = 121174 + 270246 = 391420 cm 4 l2 = 700 cm c2 = 30 cm Đối với cột G - 1 chỉ có một bên sàn , do đó
Vì tại vị trí G - 1 có hai cột trên và dới nên ∑ K c = 2Kc
Vì sàn và cột làm cùng loại vật liệu nên Ec = Ecs Kec = 5706,7E
Cột tơng đơng bao gồm cột trên và cột dới sàn do đó mô men quán tính của một cột tơng đơng là :
4E = 219708,75cm 4 Vậy cột vuông tơng đơng có cạnh là : hec 4 √ 12 I ec
Cột có tiết diện 90 x 90 cm Ic 90.90 3
12 = 5467500 cm 4 Chiều dài cột tính từ mặt sàn tầng dới tới đáy sàn tầng trên là L = 308 cm Độ cứng của một cột là :
308 71006E c Độ cứng chống xoắn của các cấu kiện chịu xoắn là :
Vì cột phía trong nên không có dầm ngang do đó x = s = 22 cm , y = hc = 90 cm
Vì tại vị trí G - 3 có hai cột trên và dới nên ∑ K c = 2Kc
Vì sàn và cột làm cùng loại vật liệu nên Ec = Ecs Kec = 9777,97E
Cột tơng đơng bao gồm cột trên và cột dới sàn do đó mô men quán tính của một cột tơng đơng là :
4E = 376451,96 cm 4 Vậy cột vuông tơng đơng có cạnh là : hec 4 √ 12 I ec
Tại vị trí G - 5, các cấu kiện chịu uốn và chịu xoắn tương tự như tại vị trí cột G - 3, vì vậy cột tại G - 5 có đặc điểm giống với cột tại G - 3.
Sơ đồ tính cho thấy tính đối xứng qua cột G - 5, dẫn đến việc chuyển vị xoay tại cột này bằng 0 Nếu không tính đến biến dạng dọc trục của cột G - 5, có thể thay thế cột này bằng một liên kết ngàm Bước tiếp theo là xác định dầm tương đương.
- Dầm tơng đơng là dải bản có bề rộng 700cm, chiều cao dầm là chiều dày sàn bằng 22cm
-Nhịp tính toán của dầm tơng đơng đợc tính bằng khoảng cách thông thuỷ giữa các cột -Nhịp 1-2 bằng 6,4m, nhịp 2-3 bằng 6,1m. c Sơ đồ tính toán khung t ơng đ ơng :
Sơ đồ tính toán khung tơng đơng đợc cho trên hình vẽ :
Tải trọng được phân bố đều trên dầm theo công thức q = (g + p) l² = 8,722 t, trong đó g là tĩnh tải phân bố đều trên sàn với giá trị g = 1,051 t/m² và p là hoạt tải phân bố đều trên sàn với giá trị p = 0,195 t/m² Sơ đồ chất tải khung tương đương được thể hiện trong hình vẽ Kết quả nội lực khung tương đương cũng được trình bày.
Biểu đồ mô men và lực cắt cho trên hình vẽ : e Phân phối mô men cho dải cột :
+ Phân phối mô men dơng cho dải cột :
Phần trăm phân phối mô men dơng cho nhịp 1 - 2 là 60%
1 = 0 phần trăm phân phối mô men dơng cho nhịp 2 - 3 là 60%
+ Phân phối mô men âm cho dải cột :
2 300 22 3 /12 = 0,735 Nội suy ta có phần trăm phân phối mô men âm cho dải cột tại gối 1 là 92,65%
Phần trăm phân phối mô men cho dải cột tại gối 2 là 75%
Phần trăm phân phối mô men cho dải cột tại gối 2 là 75%
Bảng phân phối mô men cho dải cột và nửa dải giữa :
Dải cột 92.7 % -24 60 % 16.2 75 % -36.7 60 % 11.2 75 % -27.5 Nửa dải giữa 3.68 % -0.95 40 % 10.8 12.5 % -6.12 20 % 3.74 12.5 % -4.58
Tính toán cốt thép sàn
III.4.1 Tính toán cốt thép dải trên cột E a Tính toán cốt thép chịu mô men âm :
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
- Tại gối 1 : Mô men uốn 36,8 tm = 3680000 kGcm
- Tại gối 2 : Mô men uốn 29,9 tm = 2990000 kGcm
- Tại gối 3 : Mô men uốn 1,49 tm = 149000 kGcm
0,7.149000 2800.0 , 997.20 = 1,87 cm 2 b Tính toán cốt thép chịu mô men d ơng :
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
- Nhịp 1 - 2 : Mô men uốn 15,2 tm = 1520000 kGcm
III.4.2 Tính toán cốt thép dải trên cột G a Tính toán cốt thép chịu mô men âm :
- Tại gối 1 : Tiết diện b = 175 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 24 tm = 2400000 kGcm
- Tại gối 2 : Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 36,7 tm = 3670000 kGcm
- Tại gối 3 : Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 27,5 tm = 2750000 kGcm
0,7.2750000 2800.0 , 93.20 = 36,88 cm 2 b Tính toán cốt thép chịu mô men d ơng :
- Nhịp 1 - 2 : Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 16,2 tm = 1620000 kGcm
- Nhịp 2 - 3 : Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 11,2 tm = 1120000 kGcm
III.4.3 Tính toán cốt thép dải giữa E – G a Tính toán cốt thép chịu mô men âm :
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 0,95 tm = 95000 kGcm
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 6,12tm = 612000 kGcm
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 4,58tm = 458000 kGcm
0,7.458000 2800.0 , 989.20 = 5,78 cm 2 b Tính toán cốt thép chịu mô men d ơng :
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 10,8tm = 1080000 kGcm
Tiết diện b = 350 cm , h = 22 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép sàn nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Gỉa thiết a = 2 cm h0 = 20 cm
Mô men uốn 3,74 tm = 374000 kGcm
Bố trí cốt thép sàn
Theo TCVN 5574 - 1991, hàm lợng cốt thép tối thiểu trong kết cấu dạng bản là 0,05%, khoảng cách tối đa giữa các thanh khi hb > 150 mm là 1,5h = 1,5 220 = 330 mm.
TÝnh cèt thÐp gia cè ®Çu cét
Mặc dù chiều dày bản đã được kiểm tra với lực cắt thỏa mãn, để đảm bảo an toàn, cần tính toán cốt thép chịu cắt Nguyên tắc tính toán cốt thép chịu cắt trong sàn nấm tương tự như tính toán cốt treo tại điểm nối giữa dầm chính và dầm phụ Quan điểm này cho rằng khi bê tông bị phá hoại, toàn bộ lực cắt sẽ được cốt thép chịu cắt tiếp nhận.
Có hai kiểu cốt thép chịu cắt : một là sử dụng cốt đai chịu cắt , hai là sử dụng cốt vai bò
-Dùng cốt đai chịu cắt cho đầu cột Gỉa thiết cốt đai đi qua mặt cắt nghiêng , vậy lực cắt mà tổng số cốt vai bò phải chịu là :
Gỉa thiết dùng cốt đai loại nhóm AII Ra = 2800kG/cm 2
2800 = 16,2 cm 2 Gỉa thiết dùng cốt đai 2 nhánh , diện tích mỗi nhánh là 0,785 cm 2 vậy số cốt đai đi qua một mặt cắt nghiêng là : n F a
Chọn cốt đai gia cố đầu cột là 10a50
Cốt vai bò chịu cắt được sử dụng cho đầu vách, với giả thiết rằng cốt vai bò đi qua mặt cắt nghiêng Do đó, tổng số lực cắt mà cốt vai bò phải chịu sẽ được xác định dựa trên các yếu tố liên quan đến mặt cắt này.
Giả thiết dùng cốt vai bò 12 nhóm AII Ra = 2800kg/cm 2
Để tính toán diện tích và số thanh cần sử dụng trong cấu trúc, ta có tổng diện tích là 2800 = 19,46 cm² Sử dụng cốt vai bò có đường kính 12 mm, diện tích mỗi nhánh là 1,131 cm² Đặt 3 thanh theo phương cạnh dài, tổng diện tích là 2 x 3 x 1,131 = 6,786 cm² Số thanh cần đặt theo phương cạnh ngắn được tính bằng công thức: n = (F_a - 6,786) / 2,1,131.
Chọn cốt vai bò là 612a500. iv tính toán cầu thang bộ tầng điển hình iV.1 Lựa chọn phơng án kết cấu cầu thang bộ
Lựa chọn phơng án kết cấu cho cầu thang bộ tầng điển hình là bản không dầm, vừa tạo dáng thẩm mỹ cho kiến trúc, vừa dễ thi công.
Mặt bằng kết cấu thang đợc cho trên hình vẽ :
Lựa chọn chiều dày bản thang là hb = 10 cm. iV.2 Tính toán bản thang
IV.1 Tính toán sảnh ở ngoài cửa cầu thang :
Sảnh có tỉ số 2 cạnh là : l 2 l 1
3000 = 3,16 > 2 bản chiếu tới là bản loại dầm. a Sơ đồ tính toán :
Cắt ra một dải rộng 1 m để tính toán.
Sơ đồ tính là một dầm một đầu ngàm 1 đầu gối cố định nh hình vẽ :
4 1 sảnh lift 1 lift 2 lift 3 b Tải trọng tác dụng :
- Bê tông bản dày 10 cm = 2,5 t/m 3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,1 2,5 = 0,275 t/m 2
- Gạch lát dày 1 cm = 1,8 t/m 3 : g4 = n4 h4 4 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m 2 -Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là : g = g1 + g2 + g3 + g4 = 0,275 + 0,047 + 0,047 + 0,02 = 0,389 t/m 2 -Hoạt tải sử dụng phân bố đều trên mặt bằng q = 300 kG/m 2 p = np p tc = 1,3 0,3 = 0,39 t/m 2
-Tổng tải trọng tác dụng lên một sàn : q = g + p = 0,779 t/m 2 c Biểu đồ mô men : d Tính toán cốt thép :
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác
350 cã Rn = 155 kG/cm 2 , cèt thÐp nhãm AII cã Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 1,16 tm = 116000 kGcm
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 0,65 tm = 65000 kGcm
IV.2.Tính bản sàn dới chân cầu than
Bản có kính thớc 1,6 x 3,2 m đợc ngàm 2 cạnh vào vách. a Sơ đồ tính toán :
Cắt ra một dải rộng 1 m để tính toán.
Sơ đồ tính là một dầm một đầu ngàm 1 đầu gối cố định nh hình vẽ : b Tải trọng tác dụng :
- Bê tông bản dày 10 cm = 2,5 t/m 3 : g1 = n1 h1 1 = 1,1 0,1 2,5 = 0,275 t/m 2
- Gạch lát dày 1 cm = 1,8 t/m 3 : g4 = n4 h4 4 = 1,1 0,01 1,8 = 0,02 t/m 2 -Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là : g = g1 + g2 + g3 + g4 = 0,275 + 0,047 + 0,047 + 0,02 = 0,389 t/m 2 -Hoạt tải sử dụng phân bố đều trên mặt bằng q = 300 kG/m 2 p = np p tc = 1,3 0,3 = 0,39 t/m 2
-Tổng tải trọng tác dụng lên một sàn : q = g + p = 0,779 t/m 2 c Biểu đồ mô men : d Tính toán cốt thép :
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 0,33m = 33000 kGcm
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 0,19 tm = 19000 kGcm
IV.3.Tính toán bản từ sàn tầng dới lên chiếu nghỉ a Sơ đồ tính toán :
Bản có kích thớc 2,2 x 1,3 m Sơ đồ tính là một bản loại dầm một đầu ngàm : b Tải trọng tác dụng :
-Tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là : g = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 = 0,198+0,275 + 0,047 + 0,047 + 0,04 = 0,607 t/m 2 -Hoạt tải sử dụng phân bố đều trên mặt bằng q = 300 kG/m 2 p = np p tc = 1,3 0,3 = 0,39 t/m 2
-Tổng tải trọng tác dụng lên một sàn : q = g + p = 0,997 t/m 2 c Biểu đồ mô men uốn : d TÝnh cèt thÐp thang :
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 1,05 tm 105000 kGcm
Tiết diện b = 100 cm , h = 10 cm , bê tông mác 350 có Rn = 155 kG/cm 2 , cốt thép nhóm AII có Ra = 2800 kG/cm 2 Mô men uốn M = 0,26 tm = 26000 kGcm
Môc lôc i CHUẩN Bị Số LIệU TíNH TOáN 1
I.1 Chọn phơng án kết cấu cho công trình 1
I.2 Chọn vật liệu cho công trình 1
I.3 Xác định tải trọng tác động lên công trình 1
I.5 Lựa chọn sơ bộ kích thớc tiết diện 11
I.5.4 Chọn tiết diện lõi + vách 13 ii tính toán cốt thép cột & vách 15
II.1 Tính toán cốt thép dọc của cột chịu nén lệch tâm xiên 15
II.1.2 Tính toán cốt thép 18
II.2 Tính toán cốt đai 25
II.2.1 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông 25
II.2.2 Bè trÝ cèt ®ai ( theo TCXD 198 - 1997 ) 25 ii.3 Thiết kế mối nối chồng cốt thép 25 ii.4 Thiết kế vách 26
II.4.1 Công thức tính toán 26
II.4.2 Số liệu tính toán 26
II.4.3 Nội lực tính toán tại chân vách 26
II.4.5 KiÓm tra 27 iii tính toán sàn không dầm 28
III.1.1 Kiểm tra chiều dày của bản đối với lực cắt 28
III.1.2 Tính nội lực trong bản bằng phơng pháp khung tơng đơng 29
III.1.3 Phân phối mô men cho dải cột và dải giữa nhịp 31
III.1.4 Tính toán cốt thép sàn không dầm 32
III.2 Kiểm tra chiều dày bản đối với lực cắt 32
III.3 Tính toán nội lực bằng phơng pháp khung tơng đ- ơng 33
III.4 Tính toán cốt thép sàn 43
III.4.1 Tính toán cốt thép dải trên cột E 43
III.4.2 Tính toán cốt thép dải trên cột G 44
III.4.3 Tính toán cốt thép dải giữa E - G 45
III.5 Bố trí cốt thép sàn 46
III.6 TÝnh cèt thÐp gia cè ®Çu cét 47 iv tính toán cầu thang bộ tầng điển hình 49 iV.1 Lựa chọn phơng án kết cấu cầu thang bộ 49 iV.2 Tính toán bản thang 49