Luận văn thiết kế tính toán công trình chung cư 10 tầng, 1 tầng hầm

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1 1.1.1. Mục đích xây dựng công trình 1 1.1.2. Vị trí công trình 1 1.1.3. Quy mô công trình 1 1.2. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1 1.2.1. Giải pháp mặt bằng 1 1.2.2. Giải pháp mặt đứng và hình khối 4 1.3. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 6 1.3.1. Hệ thống điện 6 1.3.2. Hệ thống cấp thoát nước 6 1.3.3. Hệ thống thông gió 8 1.3.4. Hệ thống chiếu sáng 8 1.3.5. Hệ thống phòng cháy chữa cháy 8 1.3.6. Hệ thống chống sét 8 1.3.7. Hệ thống thoát hiểm 8 1.3.8. Hệ thống thoát rác 8 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 9 2.1. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 9 2.1.1. Giải pháp kết cấu theo phương đứng 9 2.1.2. Giải pháp kết cấu theo phương ngang 10 2.1.3. Giải pháp kết cấu phần móng 11 2.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÔNG TRÌNH 11 2.2.1. Bê tông 11 2.2.2. Cốt thép 12 2.2.3. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ 12 CHƯƠNG 3. TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 14 3.1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 14 3.2. TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 14 3.2.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 14 3.2.2. Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải) 16 3.2.3. Tải trọng gió 16 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN 17 4.1. CƠ SỞ TÍNH TOÁN 17 4.1.1. Sàn làm việc 1 phương 17 4.1.2. Sàn làm việc hai phương 18 4.1.3. Nguyên lý tính toán bố trí cốt thép. 18 4.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG 19 4.3. CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN 19 4.3.1. Chọn sơ bộ chiều dày sàn 19 4.3.2. Chọn sơ bộ tiết diện dầm 19 4.4. TẢI TRỌNG 20 4.4.1. Tĩnh tải 20 4.4.2. Hoạt tải 21 4.5. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO Ô SÀN MỘT PHƯƠNG 22 4.5.1. Xác định moment trên bản sàn 1 phương 22 4.5.2. Tính toán cốt thép cho moment giữa nhịp 23 4.5.3. Tính toán cốt thép cho moment trên gối 24 4.6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO Ô SÀN HAI PHƯƠNG 25 4.6.1. Xác định moment trên bản sàn hai phương 25 4.6.2. Tính toán cốt thép cho moment giữa nhịp 27 4.6.3. Tính toán cốt thép cho moment trên gối 28 4.7. TÍNH TOÁN VÕNG NỨT CHO SÀN 32 4.7.1. Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt 32 4.7.2. Tính toán chiều rộng vết nứt 34 4.7.3. Tính toán độ võng cho sàn. 38 CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THANG BỘ 44 5.1. CƠ SỞ TÍNH TOÁN 44 5.1.1. Xác định sơ đồ tính 45 5.1.2. Nguyên lý tính toán và bố trí thép 46 5.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG 46 5.3. CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN 46 5.3.1. Sơ bộ chiều dày bản thang 46 5.3.2. Sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ 46 5.4. TẢI TRỌNG 46 5.4.1. Tĩnh tải 46 5.4.2. Hoạt tải 47 5.5. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 48 5.5.1. Tính toán cho bản thang 48 5.5.2. Tính toán cho bản chiếu nghỉ 48 5.5.3. Tính toán cho dầm chiếu nghỉ 49 5.6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP 51 5.6.1. Tính toán cho bản thang 51 5.6.2. Tính toán cho bản chiếu nghỉ 53 5.6.3. Tính toán cho dầm chiếu nghỉ DCN1 và DCN3 53 5.6.4. Tính toán cho dầm chiếu nghỉ DCN2 56 CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC X 58 6.1. CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN 58 6.1.1. Chọn sơ bộ chiều dày sàn 59 6.1.2. Chọn sơ bộ tiết diện dầm 59 6.1.3. Chọn sơ bộ tiết diện cột 59 6.1.4. Chọn sơ bộ tiết diện vách 61

GI Ớ I THI Ệ U V Ề CÔNG TRÌNH

M ụ c đ ích xây d ự ng công trình

Nhằm mục đích phục vụ nhu cầu nhà ở của người dân thành phố Nha Trang Bên cạnh đó, cùng với sựđi lên của nền kinh tế của Thành phố và tình hình đầu tư của nước ngoài vào thị trường ngày càng rộng mở

Hơn nữa, đối với ngành xây dựng nói riêng, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng

Chính vì thế, công trình được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên Đây là một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân.

V ị trí công trình

Công trình Chung cư 10 tầng tọa lạc tại xã Vĩnh Thái, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa.

Quy mô công trình

- Diện tích xây dựng công trình: 22,22 x 37,22 = 827,03 (m 2 )

- Công trình gồm 1 tầng hầm , 10 tầng nổi và 1 tầng tum

- Chiều cao nhà là 37,95m tính từ mặt đất tự nhiên đến sàn tầng mái (xác định theo điều 3a trong ghi chú của phụ lục II thông tư số 06/2021/TT-BXD), chiều cao các tầng gồm có:

- Công trình thuộc cấp II: Do công trình không có trong phụ lục I, vì vậy cấp công trình được xác định theo loại và quy mô kết cấu theo mục 2.1.1, bảng 2, phụ lục II thông tư số 06/2021/TT-BXD

- Thời hạn sử dụng của công trình thuộc mức 3, không nhỏ hơn 50 năm theo bảng 1 QCVN 03:2022/BXD.

GI Ả I PHÁP KI Ế N TRÚC CÔNG TRÌNH

Gi ả i pháp m ặ t b ằ ng

Các tầng có mặt bằng bố trí tương đối đối xứng qua 2 trục vuông góc của công trình, kiến trúc nhà vuông vắn đơn giản và gọn được bố trì ban công thò ra vừa phá đi sựđơn điệu trong kiến trúc vừa tạo điều kiện thuận lợi cho thông gió chiếu sáng

Mặt bằng tầng điển hình của công trình là nhà hành lang giữa gồm 8 căn hộđược bố trí trên hành lang dọc theo chiều dài công trình phía cuối hành lang là cầu thang bộ thoát hiểm, giữa nhà là khu vực giao thông chính theo phương đứng gồm 2 thang máy và 1 cầu thang bộ

- Tầng hầm gồm có lối lên xuống ô tô , xe máy xuống gara, phòng bảo vệ , nơi đặt các hệ thống kỹ thuật, hệ thống điện nước, nơi thu gom rác Có tầng hầm làm hạ trọng tâm công trình , tăng sựổn định khi chịu tải trọng ngang cho công trình

- Tầng 1 gồm: sảnh dẫn lối vào, các phòng bảo vệ, khu vực dịch vụ và siêu thị phục vụ người dân trong khu vực và khu đô thị

- Tầng 2 đến tầng 10 là các tầng dùng đểở, mỗi tầng có 8 căn hộ gồm:

4 Căn hộ C1  70m 2 , gồm có phòng khách, phòng ăn, 1 nhà vệ sinh, 2 phòng ngủ

2 Căn hộ C2  80m 2 , gồm có phòng khách, phòng ăn, 1 nhà vệ sinh, 1 phòng ngủ.

2 Căn hộ C3  100m 2 , gồm có phòng khách, phòng ăn, 1 nhà vệ sinh, 2 phòng ngủ

Hình 1.1: Mặt băng tầng hầm

Hình 1.4: Mặt bằng tầng mái.

Gi ả i pháp m ặ t đứ ng và hình kh ố i

Công trình có hình khối kiến trúc hiện đại phù hợp với tính chất là một chung cư kết hợp với các tiện ích cần thiết Với những nét ngang và thẳng đứng tạo nên sự bề thế vững vàng cho công trình Tạo hình kiến trúc của công trình là sự kết hợp giữa cốđiển và hiện đại mang phong thái tự do, phóng khoáng

Giao thông theo phương đứng công trình được bố trí 2 thang máy và 1 cầu thang bộ ở giữa nhà và 1 cầu thang bộ bên hông nhà giúp lưu thông theo phương đứng được thuận lợi, tránh quá tải

Hình 1.5: Phối cảnh mặt trước công trình

Hình 1.6: Phối cảnh mặt sau công trình.

GI Ả I PHÁP K Ỹ THU Ậ T KHÁC

H ệ th ố ng đ i ệ n

Dung tích bể chứa được thiết kết trên cơ sở số lượng người sử dụng và lượng nước dự trữ khi xảy ra sự cố mất điện và chữa cháy Từ bể chứa nước sinh hoạt được dẫn xuống các khu vệ sinh, phục vụ nhu cầu sinh hoạt mỗi tầng bằng hệ thống ống thép tráng kẽm đặt trong các hộp kỹ thuật.

H ệ th ố ng c ấ p thoát n ướ c

- Dung tích bể chứa được thiết kết trên cơ sở số lượng người sử dụng và lượng nước dự trữ khi xảy ra sự cố mất điện và chữa cháy Từ bể chứa nước sinh hoạt được dẫn xuống các khu vệ sinh, phục vụ nhu cầu sinh hoạt mỗi tầng bằng hệ thống ống thép tráng kẽm đặt trong các hộp kỹ thuật

- Nhu cầu dùng nước được tính theo công thức sau:

Trong đó: q = 200 l: tiêu chuẩn dùng nước (bảng 1, TCVN: 4513-1988)

N: số người dùng nước trong công trình ở đây ta có 72 căn hộ, mỗi căn hộước tính có khoảng 5 người

- Từ nhu cầu cấp nước ta có thể tính được dung tích bể nươc máy như sau:

Trong đó: k: Hệ số dự trữ két nước mái k = 1-1,5

Wkét: Dung tích điều hoà của két nước mái (khi mở máy bơm bằng tay) được tính theo công thức:

Trong đó: n là số lần mở máy bơm nhiều nhất trong 1 ngày (n = 2-4)

Wcc: Lưu lượng nước chữa cháy trong 10 phút khi vận hành bằng tay và 5 phút khi vận hành tựđộng được tính theo công thức:

Trong đó: qcc : lưu lượng nước trong một vòi chữa cháy (bảng 3, TCVN: 4513-1988) ncc : số vòi chữa cháy hoạt động đồng thời (bảng 3, TCVN: 4513-1988)

- Công trình sử dụng bồn nước inox Đại thành mỗi bồn có dung tích 6000l, số bồn nước cần cho công trình là: 34,8 / 6 = 5,8  6 bồn

- Thoát nước mưa: Nước mưa trên mái được thoát xuống dưới thông qua hệ thống ống nhựa đặt tại những vị trí thu nước mái nhiều nhất Từ hệ thống ống dẫn chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà đến hệ thông thoát nước chung của thành phố

- Thoát nước thải sinh hoạt: Nước thải khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại làm sạch sau đó dẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố.

H ệ th ố ng thông gió

Về quy hoạch: xung quanh công trình trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi, điều hoà không khí Tạo nên môi trường trong sạch thoáng mát

Về thiết kế: Các phòng ở trong công trình được thiết kế hệ thống cửa sổ, cửa đi, ô thoáng, tạo nên sự lưu thông không khí trong và ngoài công trình Đảm bảo môi trường không khí thoải mái, trong sạch.

H ệ th ố ng chi ế u sáng

Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo

Chiếu sáng tự nhiên: Các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài kết hợp cùng ánh sáng nhân tạo đảm bảo đủ ánh sáng trong phòng

Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng.

H ệ th ố ng phòng cháy ch ữ a cháy

Tại mỗi tầng và tại nút giao thông giữa hành lang và cầu thang Thiết kết đặt hệ thống hộp họng cứa hoảđược nối với nguồn nước chữa cháy Mỗi tầng đều được đặt biển chỉ dẫn về phòng và chữa cháy Đặt mỗi tầng 4 bình cứu hoả CO2MFZ4 (4kg) chia làm 2 hộp đặt hai bên khu phòng ở.

H ệ th ố ng ch ố ng sét

Được trang bị hệ thống chống sét theo đúng các yêu cầu và tiêu chuẩn về chống sét nhà cao tầng (Thiết kế theo TCVN 46 – 84).

H ệ th ố ng thoát hi ể m

Công trình có hệ thống 2 cầu thang bộ là hệ thống thuận tiện cho việc giao thông trong công trình, cũng như thoát hiểm khi có sự cố xảy ra.

H ệ th ố ng thoát rác

Rác thải được tập trung ở các tầng thông qua kho thoát rác bố trí ở các tầng, chứa gian rác được bố trí ở tầng hầm và sẽ có bộ phận để đưa rác thải ra ngoài

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

L Ự A CH Ọ N GI Ả I PHÁP K Ế T C Ấ U

Gi ả i pháp k ế t c ấ u theo ph ươ ng đứ ng

Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng bởi vì:

- Chịu tải trọng của dầm sàn truyền xuống móng và xuống nền đất

- Chịu tải trọng ngang của gió và áp lực đất lên công trình

- Liên kết với dầm sàn tạo thành hệ khung cứng, giữổn định tổng thể cho công trình, hạn chế dao động và chuyển vịđỉnh của công trình

Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau :

- Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống

- Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp

- Hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép

Mỗi loại kết cấu đều có những ưu điểm, nhược điểm riêng, phù hợp với từng công trình có quy mô và yêu cầu thiết kế khác nhau Do đó, việc lựa chọn giải pháp kết cấu phải được cân nhắc kỹ lưỡng, phù hợp với từng công trình cụ thể, đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

H ệ k ế t c ấ u khung có ưu điểm là có khả năng tạo ra những không gian lớn, linh hoạt, có sơ đồ làm việc rõ ràng Tuy nhiên, hệ kết cấu này có khả năng chịu tải trọng ngang kém (khi công trình có chiều cao lớn, hay nằm trong vùng có cấp động đất lớn) Hệ kết cấu này được sử dụng tốt cho công trình có chiều cao đến 15 tầng đối với công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 7, 10 -12 tầng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 8, và không nên áp dụng cho công trình nằm trong vùng tính toán chống động đất cấp 9

H ệ k ế t c ấ u khung – vách, khung – lõi chiếm ưu thế trong thiết kế nhà cao tầng do khả năng chịu tải trong ngang khá tốt Tuy nhiên, hệ kết cấu này đòi hỏi tiêu tốn vật liệu nhiều hơn và thi công phức tạp hơn đối với công trình sử dụng hệ khung

H ệ k ế t c ấ u ố ng t ổ h ợ p thích hợp cho công trình siêu cao tầng do khả năng làm việc đồng đều của kết cấu và chống chịu tải trọng ngang rất lớn

Tuỳ thuộc vào yêu cầu kiến trúc, quy mô công trình, tính khả thi và khả năng đảm bảo ổn định của công trình mà có lựa chọn phù hợp cho hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng

Căn cứ vào quy mô công trình ( 10 tầng + 1 hầm), sinh viên sử dụng hệ chịu lực khung lõi (khung chịu toàn bộ tải trọng đứng và lõi chịu tải trọng ngang cũng như các tác động khác đồng thời làm tăng độ cứng của công trình) làm hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình.

Gi ả i pháp k ế t c ấ u theo ph ươ ng ngang

Việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hợp lý là việc làm rất quan trọng, quyết định tính kinh của công trình Công trình càng cao, tải trọng này tích lũy xuống cột các tầng dưới và móng càng lớn, làm tăng chi phí móng, cột, tăng tải trọng ngang do động đất Vì vậy cần ưu tiên lựa chọn giải pháp sàn nhẹđể giảm tải trọng thẳng đứng

Các loại kết cấu sàn đang được sử dụng rông rãi hiện nay gồm:

- Sàn s ườ n bê tông c ố t thép

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn Không tiết kiệm không gian sử dụng

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng Dễ phân chia không gian Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, cốt thép dầm, cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản Việc lắp dựng ván khuôn và cốp pha cũng đơn giản

Nhược điểm: Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn so với phương án sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm Sàn phải có chiều dày lớn đểđảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng do đó khối lượng sàn tăng

- Sàn không d ầ m ứ ng l ự c tr ướ c

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Cốt thép được ứng lực trước Ưu điểm: Giảm chiều dày, độ võng sàn Giảm được chiều cao công trình Tiết kiệm được không gian sử dụng Phân chia không gian các khu chức năng dễ dàng

Nhược điểm: Tính toán phức tạp Thi công đòi hỏi thiết bị chuyên dụng

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột Có các hộp nhựa tạo rỗng bỏ bớt phần bê tông không làm việc trong sàn Ưu điểm: Sàn hộp có trọng lượng nhẹ nên có thể vượt nhịp lớn từ 8-20m Chiều dày dù khác nhau nhưng sàn bê tông không dầm vẫn có thể chịu được tải trọng gấp đôi kể cả khi cắt giảm trọng lượng bê tông, dẫn đến làm giảm tải trọng tác dụng vào hệ cột và móng của công trình

Nhược điểm: Độ cứng tổng thể của công trình nhỏ hơn so với phương án sàn dầm truyền thống, do đó cần phải kiểm soát kỹ hơn các vấn đề về chuyển vị của công trình Quá trình thi công cần tuân thủđúng kỹ thuật công nghệđểđảm bảo chất lượng công trình

Căn cứ yêu cầu kiến trúc, lưới cột, công năng của công trình, điều kiện thi công tại địa phương, sinh viên chọn phương án hệ sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối Có thể linh hoạt trong việc lựa chọn phương án thi công, việc tính toán đơn giản, đảm bảo khả năng chịu lực của công trình cũng như chi phí hợp lý.

Gi ả i pháp k ế t c ấ u ph ầ n móng

Hệ móng công trình tiếp nhận toàn bộ tải trọng của công trình rồi truyền xuống móng

Với quy mô công trình 1 tầng hầm, 1 tầng thương mại và 9 tầng căn hộ cùng với điều kiện địa chất khu vực xây dựng tương đối yếu nên sinh viên lựa chọn 2 phương án móng cọc ép ly tâm ứng suất trước và móng cọc khoan nhồi để tính toán và đưa ra lựa chọn phù hợp.

V Ậ T LI Ệ U S Ử D Ụ NG CHO CÔNG TRÌNH

Bê tông

Bảng 2.1: Thông số vật liệu bê tông (lấy theo mục 6.1 TCVN 5574:2018)

Cấp độ bền Thông số Kết cấu sử dụng

Rb,ser = 18,5 Mpa = 1,85 (kN/cm 2 )

Rbt,ser = 1,55 Mpa = 0,155 (kN/cm 2 )

Rbt,ser = 1,75 Mpa = 0,175 (kN/cm 2 )

Rb,ser = 22 Mpa = 2,2 (kN/cm 2 )

C ố t thép

Bảng 2.2: Thông số vật liệu cốt thép (lấy theo mục 6.2.3.3 TCVN 5574:2018)

Vật liệu Cấp độ bền Thông số

Chi ề u dày l ớ p bê tông b ả o v ệ

Lớp bê tông bảo vệ cần phải đảm bảo được các điều kiện sau:

- Sự làm việc đồng thời của cốt thép với bê tông

- Sự neo cốt thép trong bê tông và khả năng bố trí các mối nối của các chi tiết cốt thép

- Tính toàn vẹn của cốt thép dưới các tác động của môi trường xung quanh (kể cả khi có môi trường xâm thực)

- Khả năng chịu lửa của kết cấu

Chiều dày lớp bê tông bảo vệđược xác định dựa theo các yêu cầu trong điều này có kểđến vai trò của cốt thép trong kết cấu (là cốt thép dọc chịu lực hoặc cốt thép cấu tạo), loại kết cấu (cột, bản sàn, dầm, các cấu kiện của móng, tường và các kết cấu tương tự), đường kính và loại cốt thép

Giá trị tối thiểu của chiều dày lớp bê tông bảo vệ của cốt thép chịu lực (kể cả cốt thép nằm ở mép trong của các cấu kiện rỗng tiết diện vành khuyên hoặc tiết diện hộp) lấy theo Bảng 19 TCVN: 5574-2018

Bảng 2.3: Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ Điều kiện làm việc của kết cấu nhà Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ

1 Trong các gian phòng được che phủ với độ ẩm bình thường và thấp (không lớn hơn 75 %) 20 Điều kiện làm việc của kết cấu nhà Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ

2 Trong các gian phòng được che phủ với độẩm nâng cao

(lớn hơn 75 %) (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung)

3 Ngoài trời (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung)

4 Trong đất (khi không có các biện pháp bảo vệ bổ sung),trong móng khi có lớp bê tông lót 40

Trong mọi trường hợp, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cũng cần được lấy không nhỏ hơn đường kính thanh cốt thép và không nhỏ hơn 10 mm

Dựa vào điều 10.3.1 TCVN: 5574-2018 và Bảng 2.3 ta chọn lớp bê tông bảo vệ cho công trình như sau:

Trong dầm, sàn, vách lõi: 20mm

Trong cột, sàn mái: 35mm

CHƯƠNG 3 TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

TIÊU CHU Ẩ N THI Ế T K Ế

Trong quá trình tính toán thiết kế kết cấu cần tuân theo các tiêu chuẩn (TCVN) hiện hành về kết cấu đó Đối với tính toán thiết kế kết cấu bê tông toàn khối và tải trọng tác động cần thuân theo các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 2737 - 2023: Tải trọng và tác động

- TCVN 5574 - 2018: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 10304 - 2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 9386 - 2012: Thiết kế công trình chịu động đất

- TCVN 9362 - 2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình

- TCVN 9394 - 2012: Đóng và ép cọc thi công và nghiệm thu.

T Ả I TR Ọ NG THI Ế T K Ế

T ả i tr ọ ng th ườ ng xuyên (t ĩ nh t ả i)

Tĩnh tải là tải trọng không biến đổi trong suốt quá trình xây dựng và sử dụng công trình nó bao gồm trọng lượng bản thân của bản bê tông cốt thép, trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn (gạch lát, vữa tạo dốc, tô trần,…) và các tải khác (trần thạch cao, tường xây trực tiếp lên sàn, vật liệu san lấp tạo cao độ…)

Hệ sốđộ tin cậy  f lấy theo bảng 1 TCVN: 2737-2023

Bảng 3.1: Trọng lượng đơn vị và hệ sốđộ tin cậy của một số loại vật liệu xây dựng

STT Tên vật liệu Đơn vị Trọng lượng (kN)  f

7 Hệ thống MEP và trần treo m 2 0,2 1,3

Tải trọng tính toán của tải hoàn thiện được tính như sau: n c s i f g g  (kN/m 2 )

- g = c i  i hi: Trọng lượng riêng lớp cấu tạo thứ i (kN/m 2 )

-  i: Trọng lượng riêng của vật liệu (kN/m 3 )

-  f : Hệ sốđộ tin cậy về tải trọng lớp cấu tạo

- hi: Chiều dày lớp cấu tạo

Hình 3.1: Các lớp cấu tạo cơ bản của sàn

Tải trọng tường xây có 2 dạng phân bố là tải tường xây trực tiếp trên sàn và tường xây trực tiếp trên sàn

Tải tường ngăn được xây trực tiếp trên sàn có thể quy thành phân bố đều trên diện tích ô sàn đểđơn giản trong tính toán, công thức tính toán như sau: t f t t t s

Tải trọng tường phân bố trên dầm quy thành tải phân bốđều theo chiều dài, công thức tính toán như sau: t d f t t g    H (kN/m)

-  t : Khối lượng riêng của tường gạch (kN/m 2 )

- Lt: Tổng chiều dài tường trên ô bản sàn (m)

Lớp vữa lát và tạo độ dốc

Lớp bản sàn bê tông cốt thép

T ả i tr ọ ng t ạ m th ờ i ng ắ n h ạ n (ho ạ t t ả i)

Tải trọng tạm thời hay còn gọi là hoạt tải là tải trọng có thể thay đổi về giá trị phương chiều tác dụng lên công trình trong qua trình xây dựng và sử dụng như tải trọng người, thiết bị không cốđịnh, vách ngăn tạm thời

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn phân bốđều lên sàn, mái, cầu thang bộ và sàn trên nền đất được nêu trong mục 8.3.1 TCVN: 2737-2023

Hệ sốđộ tin cậy  f lấy theo mục 8.3.5 TCVN: 2737-2023

Bảng 3.2 Giá trị hoạt tải lấy theo mục 8.3.1 TCVN: 2737-2023

STT Công năng sử dụng Giá trị tiêu chuẩn q k,t

2 Ban công, lô gia căn hộ 2 1,3

3 Cầu thang, sảnh, hành lang 3 1,3

7 Quán cà phê, nhà hàng 3 1,3

8 Bãi đổ xe trong nhà 3,5 1,2

10 Mái bằng có sử dụng mục đích khác 0,7 1,3

11 Mái bằng không có sử dụng 0,3 1,3

T ả i tr ọ ng gió

Nguyên tắc tính toán tải trọng gió theo mục 10 TCVN: 2737-2023

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió tại độ cao tương đương zeđược xác định theo công thức: tt

- W 3s,10 là áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm

- k(z e ) là hệ số kểđến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao tương đương ze

- c là hệ số khí động

- G f là hệ số hiệu ứng giật

Chi tiết tính toán được trình bày ở mục 6.4.3

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN

Sàn là một cấu kiện chịu lực trực tiếp của tải trọng sử dụng tác dụng lên công trình, sau đó tải này truyền lên dầm, rồi từ dầm truyền lên cột, và cột truyền xuống móng Công trình có nhịp xxm và chiều cao tâng là xxm Do đó sinh viên lựa chọn 2 phương án là “sàn dầm bê tông cốt thép toàn khối” và “sàn phẳng không dầm dạng hộp rỗng”

Hình 4.1: Mặt kết cấu sàn tầng 2-10.

C Ơ S Ở TÍNH TOÁN

Sàn làm vi ệ c 1 ph ươ ng

Sàn loại bản - dầm : (sau đây ta gọi là sàn một phương) là dạng sàn chịu uốn theo một phương hoặc hai phương nhưng phương còn lại chịu uốn rất nhỏ Liên kết có thể là kê lên tường hoặc đổ liền khối với dầm, nhưng chỉ ở≤ 2 cạnh đối diện

Sàn làm vi ệ c hai ph ươ ng

Sàn loại bản kê bốn cạnh : (sau đây ta gọi là sàn hai phương) là dạng sàn chịu uốn theo hai phương, vì vậy cần phải xác định nội lực theo 2 phương để tính toán bố trí thép Tùy thuộc vào điều kiện biên mà kết quả nội lực sẽ khác nhau

Hình 4.2: Các dạng điều kiện biên khác nhau

Việc xác định điều kiện biên liên kết giữa sàn và dầm cho chính xác là ngàm hay là khớp không đơn giản vì trong thực tế không tồn tại ngàm tuyệt đối hay khớp tuyệt đối trong kếu cấu bê tông cốt thép Do đó đểđơn giản trong tính toán điều kiện tỷ lệ chiều cao dầm hd/hs ≥ 3 có thể tạm xem như liên kết của sàn vào dầm là liên kết ngàm, còn nếu hd/hs < 3, có thể tạm xem như liên kết của sàn vào dầm là khớp.

Nguyên lý tính toán b ố trí c ố t thép

Thiết kế tính toán sàn thường là tính toán cốt dọc chịu moment uốn theo nguyên tắt tính toán tiết diện chữ nhật chịu uốn và kiểm tra điều kiện chịu cắt Tuy nhiên đối với sàn thông thường, không cần bố trí cốt đai chịu cắt

Tóm tắt cách tính toán tiết diện chữ nhật chịu uốn:

Hệ số chiều cao vùng bê tông chịu nén:

Giới hạn đàn hồi của thép:  s0 R / E s s

Hệ số chiều cao giới hạn vùng bê tông chịu nén: R s0

Gối tựa Không có gối tựa

Thông thường đối với sàn ≤ R , đồng nghĩa với biến dạng tối đa của thép nhỏ hơn hoặc bằng với giới hạn đàn hồi của thép ( s ≤ s0 ) Khi đó cốt thép chịu kéo As làm việc hiệu quả không cần đặt cốt thép chịu nén Diện tích cốt thép được tính toán theo công thức: b 0

Yêu cầu về hàm lượng cốt thép (theo mục 10.3.3.1 TCVN 5574:2018) s R b min s max

V Ậ T LI Ệ U S Ử D Ụ NG

Số liệu tính toán của vật liệu sử dụng cho sàn đã được trình bày ở mục 2.2

CH Ọ N S Ơ B Ộ TI Ế T DI Ệ N

Ch ọ n s ơ b ộ chi ề u dày sàn

Để chọn sơ bộ chiều dày sàn ta chọn trong khoảng 1 1 1

L1 là chiều dài cạnh ngắn ô sàn

Do mặt bằng kết cấu có nhiều ô sàn có kích thước khác nhau Vì vậy sinh viên chọn ô sàn có kích thước lớn nhất để chọn sơ bộ tiết diện sau đó bố trí cho toàn bộ mặt bằng

Từ mặt bằng kết cấu chọn ô sàn có S3 để chọn sơ bộ, ô S3 có L1 = 4210(mm)

Vậy sinh viên chọn chiều dày sàn sơ bộ là hs = 100 mm

Ch ọ n s ơ b ộ ti ế t di ệ n d ầ m

Đối với dầm ta chọn sơ bộ tiết diện theo công thức sau:

Dầm chính: dc 1 1 dc 1 1 dc h L,b h

Dầm phụ: dp 1 1 dp 1 1 dp h L,b h

Do mặt bằng kết cấu có nhiều nhịp khác nhau nhưng không chênh lệch nhiều( Mcrc = 3,46 (kN.m)

 Cấu kiện xuất hiện vết nứt Cần tính toán, kiểm tra chiều rộng vết nứt.

Tính toán chi ề u r ộ ng v ế t n ứ t

Tính toán bề rộng vết nứt tiến hành khi điều kiện hình thành vết nứt được thỏa mãn (M > Mcrc)

Bề rộng vết nứt cần được kiểm tra với điều kiện bề rộng vết nứt ngắn hạn và dài hạn [acrc,u] quy định trong Bảng 17 của TCVN 5574:2018 Điều kiện đảm bảo bề rộng vết nứt: acrc≤ [acrc,u]

Vết nứt dài hạn xác định như sau: acrc = acrc1

Vết nứt ngắn hạn xác định như sau: acrc = acrc1 + acrc2 -acrc3

Trong đó: acrc1 là bề rộng vết nứt do tác động dài hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời dài hạn acrc2 là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời acrc3 là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của tải thường xuyên và tải tạm thời dài hạn

Theo TCVN 2737:2023 Giá trị tiêu chuẩn giảm của các tải trọng tạm thời ngắn hạn phân bố đều qk,qper (tải trọng tạm thời dài hạn) lấy bằng các giá trị qk,t nhân với hệ số giảm η = 0,35 Khi đó: acrc1: là bề rộng vết nứt do tác động dài hạn của: ηHT + TT acrc2: là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của: HT+TT acrc3: là bề rộng vết nứt do tác động ngắn hạn của: η×HT + TT

Mô đun biến dạng quy đổi của bê tông chịu nén, kểđến biến dạng không đàn hồi của bê tông chịu nén: b,ser b,red b1,red

Hệ số quy đổi cốt thép về bê tông đối với cốt thép chịu kéo:

Chiều cao vùng chịu nén của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện:

Mô men quán tính của diện tích tiết diện của vùng bê tông chịu nén:

Mô men quán tính của diện tích tiết diện của cốt thép chịu kéo:

Mô men quán tính của tiết diện ngang quy đổi của cấu kiện, chỉ kểđến diện tích tiết diện của vùng bê tông chịu nén: red b s 2 s

Hình 4.6: Tiết diện quy đổi khi hình thành vết nứt

Diện tích tiết diện bê tông chịu kéo: bt bt

Ta có : h bt  h y c 10 2,38 7,62  hbt = 5 bt bt

Khoảng cách cơ sở giữa các vết nứt thẳng góc kề nhau:

Ta có điều kiện: Max(10ds;100mm) ≤ Ls≤ Min(40ds; 400mm), với ds là đường kính danh nghĩa của cốt thép bt s s s

       (cm) Áp vào điều kiện: Max(80;100mm) < 597 > Min(320; 400mm)

4.7.2.1 Chiều rộng vết nứt do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn:

Moment do tải trọng tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn: dh 91 1 2 0,191 ((0,35 2) 5,89) 7 3,3

M  m  P L L     3,75  (kN.m) Ứng suất trong cốt thép chịu kéo: dh 0 c s s1 red

Trục quán tính quy đổi

Trục quán tính ban đầu

Hệ số kểđến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt: crc s dh

Chiều rộng vết nứt thẳng góc: s crc,1 1 2 3 s s s a L

 1 ,  2 ,  3 là các hệ số kểđến ảnh hưởng của thời hạn tác động của tải trọng, hình dạng bề mặt thép và đặc điểm chịu lực (Các hệ số này được lấy theo mục 8.2.2.3.1 của TCVN 5574:2018)

4.7.2.2 Chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời: Ứng suất trong cốt thép chịu kéo:

Hệ số kểđến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt:

4.7.2.3 Chiều rộng vết nứt do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn: Ứng suất trong cốt thép chịu kéo: dh 0 c s s1 red

Hệ số kểđến sự phân bố không đều biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo giữa các vết nứt: crc s

4.7.2.4 Kiểm tra và kết luận

Chiều rộng vết nứt dài hạn: crc crc,1 a a 0,0259 (mm)

Theo Bảng 17 của TCVN 5574:2018 đối với vết nứt dài hạn ta có [a crc,u ] 0,3

Vậy: a crc [a crc,u ]  Cấu kiện đảm bảo điều kiện chiều rộng vết nứt

Chiều rộng vết nứt ngắn hạn: crc crc,1 crc,2 crc,3 a a a a 0,0259 0,139 0,0185  0,146 (mm)

Theo Bảng 17 của TCVN 5574:2018 đối với vết nứt ngắn hạn ta có [a crc,u ] 0,4

Vậy: a crc [a crc,u ]  Cấu kiện đảm bảo điều kiện chiều rộng vết nứt.

Tính toán độ võng cho sàn

Chia sàn (xem như dầm có chiều rộng 1m) thành 6 đoạn đều nhau:

Giá trị moment sàn tại các vị trí mặt cắt Mxđược xác định bằng cách tìm ra phương trình bậc 2 quan hệ giữa moment và vị trí mặt cắt dựa vào các giá trị moment tính theo phương pháp giải tích đã trình bày ở mục 4.6.1

Hình 4.7: Moment do tác dụng của toàn bộ tải trọng

Hình 4.8: Moment do tác dụng của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn Độ võng của dầm được xác đinh dựa trên độ cong của 7 tiết diện

Tại tiết diện 1: x = 0 độ cong là sup,L

Tại tiết diện 2: x = 0,625 độ cong là

Tại tiết diện 3: x = 1,25  độ cong là

Tại tiết diện 7: x = 3,75  độ cong là sup,r

Tương ứng với mỗi tiết diện sẽ cần xác định các trường hợp có xảy ra vết nứt không từđó mà xác định được độ cong tương ứng

Khi đó độ võng đối với tiết diện giữa nhịp có thể xác định theo công thức dưới đây:

0 0.625 1.25 1.875 2.5 3.125 3.75 Độ cong toàn phần trong trường hợp cấu kiện có vết nứt trong vùng chịu kéo được tính toán theo công thức:

(1/r)1: là độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng (thường xuyên + tạm thời)

(1/r)2: là độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

(1/r)3: là độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn Đối với cấu kiện không có vết nứt tính theo công thức 185 và mục 8.2.3.3.2; 8.2.3.3.4 TCVN 5574 : 2018

4.7.3.1 Tính toán độ cong của sàn Độ cong của 1 tiết diện dưới tác dụng của momen tương ứng xác định theo công thức: i b1 red

Modul biến dạng của bê tông chịu nén được xác định phụ thuộc vào thời hạn tác dụng của tải trọng theo mục 8.2.3.3.5 TCVN 5574:2018

Khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng: b,ser b1 b,red b1,red

Khi có tác dụng dài hạn của tải trọng: b,ser b1 b,red b1,red

Trong đó hệ số biến dạng tương đối của bê tông  b1,red đối với bê tông B25, lấy cho vùng có độ ẩm tương đối của không khí trên 75%,  b1,red  0,0024 Tra trong bảng 9 TCVN 5574:2018

Theo Bảng 10 của QCVN 02:2022/BXD, độẩm tương đối của không khí trung bình tháng trong tháng 8 tại Nha Trang là 77,2% (tháng 8 là tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất) a Độ cong tại tiết diện 4 Để trình bày ngắn gọn, tính toán tại tiết diện 4 (do đã kiểm tra nứt) để trình bày phương pháp tính toán, các tiết diện còn lại lập bảng tính và trình bày kết quả trong bảng

Moment do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Moment do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

Moment do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tạm thời dài hạn

M3 = M2 = 3,3 (kN.m) Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời:

  Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:

  Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn:

  b Độ cong tại các tiết diện còn lại

Bảng 4.10: Kết quả tính toán độ cong tại các tiết diện

Không nứt Eb1 (kN/cm 2 ) 2550 1071,43

Ired (cm 4 ) 1929,92 1929,92 2732,93 (1/r)i 1,66410 -4 1,38610 -4 1,56610 -4 c Độ cong toàn phần Độ cong toàn phần tại tiết diện 1 và 7 sup,L s

          Độ cong toàn phần tại tiết diện 2 và 6

            Độ cong toàn phần tại tiết diện 3 và 5

  Độ cong toàn phần tại tiết diện 4

4.7.3.2 Tính toán độ võng toàn phần

Ta có điều kiện: f ≤ [fu]

Với: fu là độ võng cho phép tra trong Bảng G.1 TCVN 2737:2023 Đối với nhịp L = 3,75m  fu = 375

165,5 được nội suy tuyến tính từ 150 ứng với L = 3 và 200 ứng với L = 6

Vậy: f = 0,84 (cm) < [fu]= 2,31 (cm)  Đảm bảo điều kiện võng

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU THANG BỘ

Cầu thang là 1 trong 2 hướng giao thông đứng chính, đồng thời là nơi dùng để thoát hiểm mỗi khi công trình xảy ra sự cố như cháy nổ, hỏa hoạn.Vì vậy việc tính toán, lựa chọn giải pháp kết cấu cầu thang phải hết sức thận trọng đểđáp ứng những nhu cầu trên Công trình gồm có 2 cầu thang bộ liên thông từ tầng trệt đến tầng kĩ thuật

Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp sinh viên chọn giải pháp kết cấu và tính toán cho cầu thang CT1 nằm ở trục 1.

C Ơ S Ở TÍNH TOÁN

Xác đị nh s ơ đồ tính

Bản thang và các dầm DCN1-3 tính như dầm đơn giản gối ở 2 đầu Dầm DCN2 tính như 1 consol Bản chiếu nghỉ tính như ô sàn 1 phương với 4 cạnh liên kết khớp

Hình 5.4: Sơđồ tính bản thang BT1 Hình 5.5: Sơ đồ tính bản thang BT2

Hình 5.6: Sơ đồ tính dầm DCN1-3 Hình 5.7: Sơ đồ tính dầm DCN2

Hình 5.8: Sơđồ tính bản chiếu nghỉ

Nguyên lý tính toán và b ố trí thép

Tính toán và bố trí thép cho cầu thang như cấu kiện chịu uốn, nguyên lý đã được trình bày ở mục 4.1.3.

V Ậ T LI Ệ U S Ử D Ụ NG

Số liệu tính toán của vật liệu sử dụng cho sàn đã được trình bày ở mục 2.2.

S ơ b ộ chi ề u dày b ả n thang

Ta chọn sơ bộ chiều dày bản thang theo công thức: bt 0

Với L0 = Lbt là chiều dài tính toán của bản thang

Ta chọn sơ bộ chiều dày bản thang là: hbt = 100mm.

S ơ b ộ kích th ướ c d ầ m chi ế u ngh ỉ

Chọn sơ bộ kích thước dầm chiếu nghỉ theo công thức sau:

Do có xây tường bao dày 200mm ở dầm DCN3 và 2 nên chọn chiều rộng dầm chiếu nghỉ là 200mm

Vậy ta chọn tiết diện dầm chiếu nghỉ 200x300mm.

T Ả I TR Ọ NG

T ĩ nh t ả i

Tĩnh tải đối với bản thang xem như tác dụng theo phương đứng và phân bố theo chiều dài xiên

Hình 5.9: Cấu tạo các lớp hoàn thiện bản thang

Lớp bản bê tông cốt thép

Tải trọng của lớp gạch Ceramic: t bac bac

Với: hbac = 150 (mm): Chiều cao bậc thang bbac = 280 (mm): Chiều rộng bậc thang

Tải trọng của lớp vữa lát: t bac bac

Tải trọng của lớp bậc xây gạch: t bac bac

Tải trọng của lớp bản bê tông cốt thép:

Tải trọng của lớp vữa trát

Tải trọng lan can, tay vịn t

1 2 3 4 5 6 g      g g g g g g gtt 0, 4470,563 1,31 2,750,3120,3255,707(kN/m 2 ) Đối với bản chiếu nghỉ tính toán nhưđối với sàn, kết quả thể hiện trong Bảng 4.2.

Ho ạ t t ả i

Tương tự như tĩnh tải, hoạt tải đối với bản thang xem như tác dụng theo phương đứng và phân bố theo chiều dài xiên tt k,t k,t t q q   cos   3 1,3 cos(28,18 ) 3,438 (kN/m 2 ) Đối với bản chiếu nghỉ tính toán nhưđối với sàn: tt k,t k,t t q q    3 1,33,9 (kN/m 2 )

XÁC ĐỊ NH N Ộ I L Ự C

Tính toán cho b ả n thang

Moment lớn nhất trong bản thang BT1:

Phản lực tại gối tựa đối với bản thang BT1: qL (3, 443 5,707) 2,8

Kết quả nội lực của BT2 tương tự BT1 do có cùng sơđồ tính, chỉ khác vị trí gối tựa

Hình 5.10: Moment lớn nhất của BT1 Hình 5.11: Moment lớn nhất của BT2

Hình 5.12: Phản lực gối tựa của BT1 Hình 5.13: Phản lực gối tựa của BT2.

Tính toán cho b ả n chi ế u ngh ỉ

Sàn chiếu nghỉ xem như sàn 1 phương do có tỷ lệ 2

Tính toán bản chiếu nghỉ như một dầm có chiều rộng 1m Khi đó tổng tải trọng phân bố trên dầm có bề rộng 1m sẽ là: t t tt

Moment lớn nhất trong sàn chiếu nghỉ

Hình 5.14: Moment trong bản chiếu nghỉ.

Tính toán cho d ầ m chi ế u ngh ỉ

Tải trọng phân bố lên dầm chiếu nghỉ DCN1 gồm có:

Trọng lượng bản thân dầm chiếu nghỉ dcn t dcn dcn g     h b 1,1 25 0,3 0, 2   1,65(kN/m)

Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào phân bố theo hình thang tt tt 2 3 bcn k,t 1 g 1(q g ) L (1 2 )

L1: là chiều dài cạnh ngắn của bản chiếu nghỉ

Tải trọng do bản thang truyền vào từ phản lực gối tựa

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ DCN1 dcn bcn BT qg g g 1,65 10,34 14,533  26,523(kN/m)

Moment lớn nhất trong dầm chiếu nghỉ DCN1

Hình 5.15: Moment lớn nhất trong DCN1

Tải trọng phân bố lên dầm DCN2 gồm có:

Trọng lượng bản thân dầm chiếu nghỉ gdcn 1,65(kN/m)

Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào phân bố theo hình tam giác tt tt 1 bcn k,t

Trọng lượng tường xây trên dầm: gt        ht t 3 1,1 3,3 10,89 (kN/m)

Lực tập trung do phản lực từ dầm DCN2 truyền vào qL 26,523 2, 92

Moment lớn nhất trong dầm chiếu nghỉ DCN2:

Tải trọng phân bố lên dầm DCN3 gồm có:

Trọng lượng bản thân dầm chiếu nghỉ gdcn 1,65(kN/m)

Tải trọng do bản chiếu nghỉ truyền vào phân bố theo hình thang gbcn 10,34(kN/m)

Trọng lượng tường xây trên dầm: gt        ht t 3 1,1 3,3 10,89 (kN/m)

Moment lớn nhất trong dầm chiếu nghỉ DCN3:

TÍNH TOÁN VÀ B Ố TRÍ THÉP

Tính toán cho b ả n thang

Do bản thang BT1 và BT2 có nội lực giống nhau nên chỉ cần tính toán và bố trí cho BT1, BT2 bố trí tương tự

Do sinh viên lựa chọn điều sơ đồ tính là 2 gối đỡ nên biểu đồ moment đối với bản thang chỉ có moment dương, nhưng trên thực tế không tồn tại liên kết tuyệt đối Do đó đểđảm bảo tính toán gần đúng với ứng xử thực tế và tăng tính an toàn, sinh viên phân phối lại moment với 0,4Mmax cho gối và 0,8Mmax cho moment giữa nhịp

5.6.1.1 Tính toán cốt thép cho moment trên gối g max

≤ R  Thỏa điều kiện bài toán cốt đơn

Kiểm tra hàm lượng thép: s s

        (Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép) ỉchon = ỉgt  ỉgt là hợp lý

5.6.1.2 Tính toán cốt thép cho moment giữa nhịp n max

        (Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép) ỉchon = ỉgt  ỉgt là hợp lý.

Tính toán cho b ả n chi ế u ngh ỉ

        (Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép) ỉchon = ỉgt  ỉgt là hợp lý

Bản chiếu nghỉ có moment khá nhỏ, nên có thể bố trí thép cấu tạo cho gối mà không cần tính toán.

Tính toán cho d ầ m chi ế u ngh ỉ DCN1 và DCN3

Tương tự như bản thang, phân phối lại moment với 0,4Mmax cho gối và 0,8Mmax cho moment giữa nhịp

Dầm DN1 và DN3 có biểu đồ moment tương tự nhau Sinh viên tính toán cho DCN1 do có moment lớn hơn, và bố trí tương tự cho DCN3

5.6.3.1 Tính toán cho moment gối g max

        (Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép) ỉchon < ỉgt  ỉgt là hợp lý

Do chỉ bố trí 2 thanh thép nên không cần kiểm tra khoảng thông thủy

5.6.3.2 Tính toán cho moment giữa nhịp g max

Kiểm tra khoảng thông thủy: dgt 0 b 2c 2 200 2 20 2 6 4 12 t ỉ n 33,33

Theo mục 10.3.2 TCVN 5574:2018 đối với thép lớp dưới bố trí một hoặc 2 lớp nằm ngang hoặc nghiên trong lúc đổ bê tông thì tmin = 25 (mm) t0 = 33,33 (mm) > tmin = 25 (mm)  Thỏa

Lực cắt lớn nhất max qL 26,523 2,92

Kiểm tra điều kiện tính toán bt 0

Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai chịu cắt

Chọn cốt đai ỉ6, 2 nhỏnh  Asw = 20,283 = 0,566 cm 2

Khoảng cách cốt đai tính toán:

Kiểm tra điều kiện chịu nén:

Kiểm tra điều kiện cấu tạo

Chiều cao dầm h = 30cm < 45cm: ct h

 2 và S ct 15 (cm) Khoảng cách bố trí là: Min(S ,S tt max ,S ) ct 15(cm)

Kết luận: bố trí cốt đai  6, 2 nhánh, khoảng cách a (cm) cho đoạn 1/4 ở 2 đầu dầm, đoạn 1/2 giữa dầm bố trí  6a200.

Tính toán cho d ầ m chi ế u ngh ỉ DCN2

5.6.4.1 Tính toán cho moment trên gối

Dầm chiếu nghỉ 2 có liên kết ngàm nên chỉ có moment trên gối, cốt thép lớp dưới bố trí cấu tạo gt

Chọn thộp 4ỉ14 + 2 ỉ12 với A = 8,42 (cm s 2 ), bố trớ 2 lớp khoảng cỏch 35 (mm)

Kiểm tra khoảng thông thủy: dgt 0 b 2c 2 200 2 20 2 6 4 14 t ỉ n 30,67

Theo mục 10.3.2 TCVN 5574:2018 đối với thép lớp trên bố trí một hoặc 2 lớp nằm ngang hoặc nghiên trong lúc đổ bê tông thì tmin = 30 (mm) t0 = 30,67 (mm) > tmin = 30 (mm)  Thỏa

Lực cắt lớn nhất Q max qL V (19, 23 1, 2) 28,7252,156(kN)

Kiểm tra điều kiện tính toán bt 0

Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính cốt đai chịu cắt

Chọn cốt đai ỉ6, 2 nhỏnh  Asw = 20,283 = 0,566 cm 2

Khoảng cách cốt đai tính toán:

Kiểm tra điều kiện chịu nén:

Kiểm tra điều kiện cấu tạo

Chiều cao dầm h = 30cm < 45cm: ct h

 2 và S ct 15 (cm) Khoảng cách bố trí là: Min(S ,S tt max ,S ) ct 15(cm)

Kết luận: bố trí cốt đai  6, 2 nhánh, khoảng cách a (cm) cho toàn bộ dầm

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC X

6.1.1 Phương pháp xác định nội lực khung

Trong luận văn này, sinh viên chọn phương pháp phần tử hữu hạn để xác định nội lực cho khung

Phương pháp phần tử hữu hạn FEM (Finite Element Method) là phương pháp tính toán gần đúng để giải các bài toán kết cấu được mô tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng trên miền xác định mà nghiệm chính xác không thể tìm được bằng phương pháp giải tích Để hỗ trợ tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn sinh viên lựa chọn phần mềm chuyên dụng để tính toán đó là phần mềm ETABS Để mô tả đúng nhất ứng sử của kết cấu, sinh viên chọn phân tích theo sơ đồ khung không gian Các kết cấu chịu lực chính của công trình như dầm, cột, sàn, vách, vách hầm, vách lõi, được mô hình hóa toàn bộ vào chương trình ứng với từng loại phần tử phù hợp

Sau khi thực hiện chạy phân tích mô hình sinh viên tiến hành xuất các giá trị nội lực cần thiết để tính toán theo các trạng thái giới hạn như trong TCVN 5574-2018

6.1.2 Nguyên lý tính toán bố trí thép

6.1.2.1 Đối với cấu kiện cột

Cột chủ yếu chịu lực dọc N, nhưng trong bài toán khung không gian, cột còn chịu ảnh hưởng của moment theo 2 phương gây ra bởi tải trọng ngang hay do có độ lệch tâm giữa các cột giữa các tầng, do sai số trong quá trình thi công dó đó sinh viên tính toán cốt thép cho cột như tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên: Để tính đơn gian trong tính toán, sinh viên lựa chọn tính toán theo phương pháp tính quy đổi bài toán lệch tâm xiên về bài toán lệch tâm phẳng tương đương và bố trí thép theo chu vi cột (theo sách Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép – GS.Nguyễn Đình

Tóm tắt cách tính toán tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên như sau:

6.1.2.2 Đối với cấu kiện dầm Đối với dầm, tính toán và bố trí thép như cấu kiện chịu uốn, nguyên lí trình bày ở mục 4.1.3

Số liệu tính toán của vật liệu sử dụng cho sàn đã được trình bày ở mục 2.2

6.3 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN

6.3.1 Chọn sơ bộ chiều dày sàn

Chiều dày sàn đã được chọn ở mục 4.3.1

6.3.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Tiết diện dầm đã được chọn ở mục 4.3.2 Đối với dầm tầng mái chọn 200400 (mm)

6.3.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Diện tích sơ bộ tiết diện cột xác định theo công thức: sb b

- (1,1÷1,5) hệ số kểđến ảnh hưởng của moment chọn k = 1,2

- Asb: diện tích tiết diện ngang của cột

- Rb: cường độ chịu nén tính toán của bê tông

 : t ổ ng l ự c d ọ c tác d ụ ng lên c ộ t, do ch ư a gi ả i k ế t c ấu nên ta chưa biết chính xác lực dọc này mà chỉ có thểước lượng bằng cách tính sơ bộ tải tác dụng lên sàn, dầm rồi truyền vào cột theo nguyên tác chia đôi

Ni = qsSi + gd + gc + gt là lực dọc tác dụng lên chân cột tầng thứ i

Trong đó: qsSi: Tổng tải trọng tác dụng lên ô sàn bao gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng tường xây lên sàn lấy theo mục 3.2, để an toàn ta dùng tải tính toán để tính gd: trọng lượng bảng thân dầm gc: trọng lượng bảng thân cột gt: tải trọng tường xây lên dầm (xem tường là tường 200)

Ta tính dồn tải đến chân cột tầng trệt của các cột điển hình (cột biên, cột góc, cột ở giữa công trình) rồi tính tiết diện theo công thức trên

Bởi vì đây chỉ là bước tính sơ bộđể có tiết diện nhập vào chương trình giải kết cấu nên tính chính xác chưa cao, sau khi giải kết cấu xong ta có được lực dọc chính xác ở các cột, tiến hành tính thép điều chỉnh tiết diện

Hình 6.1: Sơđồ truyền tải cột

Do đây chỉ là bước chọn sơ bộ nên coi sàn là 1 ô bản lớn để dễ quy tải tác dụng về chân cột Ta có:

- Diện tích truyền tải tầng thứ i:

- Tải trọng sàn tác dụng tại chân cột:

- Tổng trọng lượng bản thân dầm: gd = 1,1×25×(0,3×0,65×7,5+0,3×0,65×7,25) = 79kN

- Tổng trọng lượng tường xây trên dầm: g = 7,5×10,53 + 7,25×10,53= 155,3 kN

- Tổng lực dọc tại chân cột tầng 1:

- Tiết diện cột chọn sơ bộ: sb b

- Chọn sơ bộ tiết diện cột 50cm×70cm có Achon= 3500cm 2

- Trọng lượng bản thân cột của tầng đang xét: gc = 1,1×25×0,5×0,8×3,3 = 31,76 kN

Vậy tiết diện đã chọn là hợp lý

Với cột biên và cột góc tính toán tương tự, và được trình bày trong bảng sau:

Bảng 6.1: Tính toán sơ bộ tiết diện cột

Cột góc 14,06 85,9 40,2 78,98 21,78 2495 40×60 2400 Công trình cao tầng thì càng lên cao lực dọc sẽ càng giảm, do đó tiến hành giảm tiết diện cột để tiết kiệm về mặt kinh tế

Bảng 6.2: Tiết diện cột chọn sơ bộ

Cột giữa (cm) Cột biên (cm) Cột góc (cm)

6.3.4 Chọn sơ bộ tiết diện vách

Vách trong công trình là vách cấu tạo do yêu cầu kỹ thuật (vách thang máy) chịu tải trọng đứng là chủ yếu, theo mục 3.4.1 TCXD 198-1997 chiều dày vách phải đảm bảo các yêu cầu sau: t ≥ 150 mm t ≥ 1

Ta lấy chiều cao tầng trệt để tính toán, như vậy từ hai điều kiện trên ta có: t ≥ 1

 Chọn chiều dày vách là 250 mm

Tải trọng hoàn thiện sàn tầng điển hình và tầng 1 trình bày ở mục 4.4.1.1 nhưng bỏ qua phần trọng lượng bản thân do phần mềm đã tự tính

Bảng 6.3: Tải trọng hoàn thiện tầng tum, mái

STT Các l ớ p c ấ u t ạ o sàn h i (m)  i (kN/m 3 ) g tc s

4 H ệ th ố ng MEP và tr ầ n treo 0,2 1,3 0,26

Sinh viên chọn giải pháp gán tải tường vào dầm có ảo nên quy tải tường xây phân bố trực tiếp lên dầm, chi tiết tính toán trình bày trong mục 3.2.1.2

Bảng 6.4: Tải trọng tường xây lên dầm

Các giá trị tĩnh tải cầu thang xem mục 5.4.1

Kích thước hố thang máy là 17752031 (mm)

Dựa vào kích thước hố thang tra theo catalogue thang máy chở khách của đơn vị Công Ty CP thang máy Thiên Nam được các thông số sau:

Bảng 6.5: Thông số kỹ thuật thang máy

Tải trọng thang máy xem như tĩnh tải phân bốđều lên sàn, chi tiết tính toán như sau:

Tải trọng đỉnh thang máy dinh

Tải trọng đáy thang máy day

6.4.1.5 Tải trọng bồn nước mái

Công trình sử dụng bồn nước Inox, dung tích 6000l

Theo mục 5.3(c) TCVN: 2737-2023 thì áp lực thủy tĩnh được xem là tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải) trong phạm vi luận văn, sinh viên xem như nước trong bồn được bơm

MP4-CO60 320 1200 x 800 1600x1400 1600x3100 3200 1700 3500 3100 MP6-CO60 450 1400x 850 1800x1450 1800x3150 3600 2000 4200 3700 MP8-CO60 550 1400x1050 1800x1650 1800x3350 4050 2500 4700 3900 MP9-CO60 600 1400x1100 1800x1700 1800x3400 4100 2500 4900 4000 MP10-CO60 680 1400x1250 1800x1850 1800x3550 4200 2800 5300 4400 MP11-CO60 750 1400x1350 1800x1950 1800x3650 4550 2900 5600 4500 MP12-CO60 800 1400x1400 1800x2000 1800x3700 4800 3200 6200 5000 MP13-CO60 900 1600x1350 2000x1950 2000x3650 5100 3800 7100 5700

Kích th ướ c cabin (mm)

Kích th ướ c gi ế ng thang (mm)

Kích th ướ c phòng máy (mm)

13501600MP15-CO60 đầy liên tục và xem như là 1 loại tĩnh tải, bỏ qua trọng lượng bản thân bồn, tải trọng bồn nước xem như tải trọng phân bốđều trên ô sàn,chi tiết tính toán như sau: gn =  f  q  S (kN/m 2 )

 f : Hệ sốđộ tin cậy của nước, lấy = 1,0 theo Bảng 3 TCVN: 2737-2023 q: Trọng lượng bồn Bồn có dung tích 6000l q  6000kg  60kN

Tải trọng bồn nước máy đã được cộng dồn vào tải trọng hoàn thiện tầng tum tại ô sàn tương ứng

Hoạt tải sàn tầng điển hình xác định trong Bảng 4.5

Hoạt tải sàn các tầng khác xem mục 3.2.2

Giá trị tính toán của tải trọng gió tại độ cao tương đương zeđược xác định theo công thức: tt

-  f là hệ sốđộ tin cậy về tải trọng lấy theo mục 10.1.6

- W3s,10 = ( T × W0) với  T là hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm, lấy bằng 0,852; W0 là áp lực gió cơ sở tra trong bảng 5.1 QCVN 02:2022 BXD, ứng với với địa điểm xây dựng là thành phố Nha Trang thuộc vùng gió II lấy bằng

- k(z e ) là hệ số kểđến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao tương đương ze và được xác định theo 10.2.5 theo công thức sau:

  Đểđơn giản sinh viên xác định hệ số k(ze) bằng cách nội suy tuyến tính các giá trị cho trong bảng 9

- c là hệ số khí động, do sinh viên lựa chọn gán gió vào tâm hình học công trình nên c xác định theo mục F16 phục lục F theo công thức: c = k  × c 

Trong đó: k  : Tra theo biểu đồ F27 theo mục F18 phụ thuộc vào độ mảnh hiệu dụng  e Độ mảnh hiệu dụng  e phụ thuộc vào độ mảnh  = L/b và được xác định theo bảng F15 L/b là tỉ số giữa cạnh dài nhất và cạnh ngắn nhất của công trình theo mặt đón gió cx :Tra theo biểu đồ F22 theo mục F16 dựa vào tỷ số d/b, d/b là tỉ số của 2 cạnh nhà Theo phương X ta có L = 37,95m; b = 22,22m, d = 37,22m = 37,95/22,22 = 1,71

Ta có b < h nên  e = 2 = 2×1,71 = 3,42  nội suy k = 0,627 d/b = 37,22/22,22 = 1,68  nội suy cx  = 1,837

Hệ số khí động cản chính diện cx theo phương X cx = k  × cx  = 0,627 × 1,837 = 1,152

Hệ số khí động cản chính diện cx theo phương Y tính toán tương tự như phương X cy = k  × cy  = 0,627 × 2,318 = 1,453

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	2,4 MB
File đính kèm	LVTN Công trình Chung cư 10 tầng.rar (9 MB)