ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG THIẾT KẾ CAO ỐC VĂN PHÒNG AN PHÚ

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nh

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM

em đã được các Thầy, Cô trong Khoa Xây Dựng đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện cho em được tiếp thu nhiều kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế hỗ trợ cho công việc của một người kỹ sư trong tương lai Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của quý Thầy, Cô giảng dạy trong những năm qua

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Khổng Trọng Toàn đã tận tình hướng dẫn, trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Xin cảm ơn tất cả các bạn đã gắn bó cùng học tập, giúp đỡ tôi trong thời gian qua cũng như quá trình thực hiện đồ án này

Sau cùng em kính chúc quý Thầy Cô, luôn dồi dào sức khỏe, tâm huyết, nhiệt tình giảng dạy tạo nên nền tảng giáo dục tiên tiến cho nước nhà cùng thế hệ trẻ xây dựng quê hương đất nước ngày càng giàu đẹp

Chân thành cảm ơn!

Sinh viên Nguyễn Anh Phương.

Trang 2

PHẦN A TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH

1.1 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ

Thành phố Tuy Hòa là trung tâm kinh tế lớn của tỉnh Phú Yên Kinh tế phát triển gắn liền với việc thu hút các nhà đầu tư, các doanh nghiệp từ khắp nơi Doanh nghiệp ngày càng tăng làm nhu cầu về văn phòng cho thuê tăng lên nhanh chóng Vì vậy trong những năm gần đây sự xuất hiện các Cao Ốc Văn Phòng cao tầng ngày càng

nhiều CAO ỐC VĂN PHÒNG AN PHÚ được thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu về văn

phòng cho thuê, cũng như góp phần tích cực vào việc tạo nên một bộ mặt mới của thành phố: một thành phố hiện đại, văn minh Bên cạnh đó, sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng ở thành phố và cả nước thông qua việc áp dụng các kỹ thuật, công nghệ mới trong thiết kế, tính toán và thi công xây dựng

1.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

Công trình CAO ỐC VĂN PHÒNG AN PHÚ được xây dựng tại TP Tuy Hòa,

tỉnh Phú Yên

1.3 TỔNG QUAN KIẾN TRÚC

1.3.1 Mặt đứng của công trình bao gồm

+ Tầng hầm cao 3,0 (m)

+ Tầng trệt cao 4,0 (m)

+ Tầng 2 - tầng 10 cao 3,5 (m)

+ Mái che ô cầu thang 3,0 (m)

+ Tổng chiều cao nhà tính từ mặt nền (nền tầng trệt) 38,5 (m)

+ Sân thượng có 01 hồ nước mái dung tích (8.4 x 7,0 x 1,8)m

+ Công trình có 1 thang máy và 2 thang bộ

1.3.2 Mặt bằng công trình bao gồm

+ Tầng trệt: gồm có các phòng kỹ thuật, phòng bảo vệ và là nơi để xe máy

+ Tầng 1-10: gồm 5 văn phòng cho thuê ở mỗi tầng, mỗi văn cho thuê có 02 phòng làm việc, 01 WC chon nam và nữ

+ Tầng áp mái: gồm 01 hồ nước mái và 01 mái che ô cầu thang

+ Chiều dài nhà (tính từ tim trục ngoài cùng) 24,6 (m)

+ Chiều rộng nhà (tính từ tim trục ngoài cùng) 22,5 (m)

Trang 3

1.4 GIẢI PHÁP ĐI LẠI

1.4.1 Giao thông đứng

Toàn công trình sử dụng 1 hệ thống thang máy và 2 cầu thang bộ Khối thang máy,

1 thang bộ được bố trí ở trung tâm công trình

1.4.2 Giao thông ngang

Bao gồm các hành lang đi lại, sảnh

1.5 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU - KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN TẠI NƠI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Công trình thuộc tỉnh Tuy Hòa nên mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng

ẩm, mưa nhiều

1.5.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ bình quân vào mùa khô là 270C

Nhiệt độ bình quân vào mùa mưa là 250C

Tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 4 khoảng 390C

Tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12 khoảng 200C

Mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 11 với gió mùa Đông Nam và Tây Nam

Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 7 với ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc

1.5.2 Độ ẩm

Độ ẩm bình quân là 79.5%

Độ ẩm cao nhất vào tháng 9 với 90%

Độ ẩm thấp nhất vào tháng 3 với 65%

Lượng bốc hơi trung bình: 28mm/ngày

Lượng bốc hơi thấp nhất: 6.5mm/ngày

1.5.3 Mưa

Lượng mưa bình quân hàng năm là 274.4 mm

Lượng mưa tháng cao nhất vào khoảng 638 mm (tháng 10)

Lượng mưa tháng thấp nhất vào khoảng 31 mm (tháng 11)

1.5.4 Bức xạ

Tổng bức xạ mặt trời cao nhất vào khoảng 14.2kcal/cm/tháng

Tổng bức xạ mặt trời thấp nhất vào khoảng 10.2kcal/cm/tháng

Trang 4

Số giờ nắng trong năm là 2006 giờ Trong đó số giờ nắng tháng cao nhất vào tháng 3 với 220 giờ Số giờ nắng thấp nhất vào tháng 9 với 117 giờ

1.5.5 Gió

Khu vực tỉnh Phú Yên chịu trực tiếp ảnh hưởng của gió bão Mùa khô có gió Đông Nam chiếm 30-40%, gió Đông chiếm 20-30% Mùa mưa có gió Tây Nam chiếm 66%

1.6 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1.6.1 Hệ thống điện

Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng có công suất 150KVA (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt ở phòng kỹ thuật điện, gần khu vực để xe để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng sinh hoạt) Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công) Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện: hệ thống ngắt điện tự động được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ)

1.6.2 Hệ thống cung cấp nước

Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: hồ nước mái và nước máy Tất cả được

chứa trong một bể nước mái Máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước đặt ở mái và từ

đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính

Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp gen Hệ thống cấp nước

đi ngầm trong các hộp kỹ thuật Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng

1.6.3 Hệ thống thoát nước

Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy ( bề mặt mái được tạo dốc ) và chảy vào các ống thoát nước mưa ( =140mm) đi xuống dưới Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng

1.6.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng

Trang 5

Hệ thống thông gió tự nhiên bao gồm các của sổ, hai khoảng trống ở khu trung tâm

Ở các căn hộ đều được lắp đặt hệ thống điều hòa không khí

1.6.5 An toàn phòng cháy chữa cháy

Ở mỗi tầng đều được bố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2, ) Bể chứa nước trên mái (dung tích khoảng 100 m3/bể) khi cần được huy động để tham gia chữa cháy Ngoài ra, ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết

bị báo cháy (báo nhiệt) tự động

Trang 6

PHẦN B

TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊN TRÊN CÔNG TRÌNH

Trang 7

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA

CÔNG TRÌNH

1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG

Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu Tùy thuộc môi trường xung quanh, địa thế xây dựng, tính kinh tế, khả năng thực hiện kỹ thuật,… mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lựa chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất Cụ thể ở đây là móng cọc

Tổng chiều cao của công trình lớn, do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể Do vậy, đối với các nhà cao hơn 40m thì phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình (B và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn vào việc tăng tính ổn định, chống lật, chống trượt và độ bền của công trình

Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng, chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, dao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm Do vậy, khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ, quá trình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng

Như vậy, khi tính toán và thiết kế công trình, đặc biệt là công trình nhà cao tầng thì việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng Nó không những ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của công trình mà còn ảnh hưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết định đến giá thành công trình

1.2 HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA NHÀ CAO TẦNG

Trang 8

Cao Ốc Văn Phòng An Phú là công trình có 10 tầng (1 tầng hầm), với chiều cao 39.5m so với mặt đất tự nhiên Theo phân loại của Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế thì

công trình này thuộc loại nhà cao tầng loại II [17] Việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý

cho công trình là điều rất quan trọng Dưới đây, khảo sát đặc tính của một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng để từ đó tìm được hệ chịu lực hợp lý cho công trình:

-Hệ khung chịu lực

Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trọng ngang Cột và dầm trong hệ khung liên kết với nhau tại các nút khung, quan niệm là nút cứng Hệ kết cấu khung được sử dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết

cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng [17] Vì

vậy, kết cấu khung chịu lực có thể chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này

1.3 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình Cao Ốc Văn Phòng An Phú:

- Cao Ốc Văn Phòng An Phú là công trình có 10 tầng (1 tầng hầm), với chiều cao 39.5m so với mặt đất tự nhiên, diện tích mặt bằng tầng điển hình 26.2mx25.9m

- Do công trình được xây dựng trên địa bàn Tp.Tuy Hòa là vùng hầu như không xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của gió tĩnh bởi vì cơng trình cĩ chiều cao 39.5m < 40m

- Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu

thang, hồ nước , hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung cột – dầm chịu lực, vì hệ này có những ưu điểm phù hợp với qui mô công trình Cao Ốc Văn Phòng An

Trang 9

vữa trát…vv.Ngoài những tải trọng trên thì khung BTCT còn phải chịu tải trọng gió

và phụ thuộc nhiều vào vị trí đặt công trình và chiều cao công trình

- Và để tận dụng hết khả năng chịu lực của khung, sàn là một trong những kết

cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng kiểu khung giằng Không những có

chức năng đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột, khung, đồng thời truyền các tải

trọng ngang khác sang hệ khung Sàn cứng còn có khả năng phân phối lại nội lực trong

hệ khung Do đó, phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất, ổn

định nhất, và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn phương án sàn để thiết kế:

 Phương án sàn sườn có hệ dầm trực giao, (vì diện tích các ô sàn lớn)

Kết luận:

-Hệ chịu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn sườn và khung

1.4 QUI PHẠM TẢI TRỌNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG TÍNH TOÁN

- Tải trọng được sử dụng trong tính toán là lấy từ tài liệu “Tiêu chuẩn tải trọng

và tác động TCVN 2737 – 1995”[ 1 ] do Viện khoa học kĩ thuật xây dựng-Bộ xây dựng

biên soạn

- Các công cụ và phần mềm dự kiến sử dụng trong suốt quá trình tính toán là:

 ETABS 9.7 và SAP2000 (Dùng để tính toán nội lực Có độ tin cậy cao

hiện nay đang sử dụng phổ biến);

 Các lý thuyết tính toán trong cơ học kết cấu sử dụng để tính nội lực các

cấu kiện cơ bản

Trang 10

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

TẦNG 2-10

2.1 LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN SÀN

Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió, bão, động đất …) làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng

Độ cứng trong mặt phẳng sàn đủ lớn để khi truyền tải trọng ngang vào khung, sẽ giúp chuyển vị ở các đầu cột bằng nhau

Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí ở bất kỳ vị trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng sàn

Ngoài ra còn xét đến chống cháy khi sử dụng đối với các công trình nhà cao tầng, chiều dày sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình mà sàn chỉ chịu tải trọng đứng

Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của sàn trên mặt bằng và tải trọng tác dụng

2.1.1 Kích thước sơ bộ tiết diện dầm

Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:

d d

m

trong đó:

md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;

md = 10 ÷ 12 - đối với hệ dầm chính, khung một nhịp;

md = 12 ÷ 16 - đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp;

md = 16 ÷ 20 - đối với hệ dầm phụ;

ld - nhịp dầm (khoảng cách giữa hai trục dầm)

Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau:

1 2

1

(2.2) Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 2.1

Trang 11

Bảng 2.1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

2.1.2 Chiều dày bản sàn h s

Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau:

l m

D h

s

trong đó:

D=0.8 ÷ 1.4 - hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;

ms=30 ÷ 35 - đối với bản loại dầm;

md=40 ÷ 45 - đối với bản kê bốn cạnh;

l - nhịp cạnh ngắn của ô bản

Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là hmin= 6cm

Chọn ô sàn S1(7.8mx4.25m) là ô sàn có cạnh ngắn lớn nhất làm ô sàn điển hình để tính chiều dày sàn:

m

D h s

40

9 0

cm = 9.6 cm

Vậy chọn hs = 10 cm cho toàn sàn, nhằm thỏa mãn truyền tải trọng ngang cho các kết cấu đứng

Cách xác định sơ đồ tính

- Dựa vào tỉ lệ giữa cạnh dài (l2) và cạnh ngắn (l1), ta chia làm hai

loại ô bản:

Loại

dầm

Kí hiệu

Trang 12

Hình 2.2: Sơ đồ tính bản làm việc một phương

- Dựa vào tỉ lệ giữa (hd) và (hs), ta chia làm hai loại ô bản:

h

< 3 : bản liên kết với các dầm bao quanh là gối tựa

Với những điều kiện trên, các ô sàn được phân loại như sau:

Trang 13

Bảng 2.2: Phân loại ô sàn

Trang 14

S5

S6 S7

S8

S9 S10

Hình 2.3: Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình

2.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN

Tải trọng tác dụng lên sàn gồm có:

2.2.1 Tĩnh tải

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn

Trang 15

gstt = i i.n i (2.4)

trong đó: i - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

i - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

n i - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i;

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 2.3

Bảng 2.3: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

- Gạch Ceramic,  1 = 2000 daN/m3, δ 1 = 10mm, n=1.1

- Vữa lót,  2 = 1800 daN/m3, δ 2 = 30mm, n=1.3

- Sàn BTCT,  3 = 2500 daN/m3, δ 3 = 100mm, n=1.1

- Vữa trát trần, 4 = 1800 daN/m3, δ 4 = 15mm, n=1.3

Hình 2.4: Các lớp cấu tạo sàn

2.2.2 Hoạt tải

Tải trọng phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737:1995 ([1]) như sau:

trong đó:

ptc - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo Bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1]:

Bảng 2.4: Hoạt tải tác dụng lên sàn

Trang 16

2.2.3 Tải trọng tường ngăn

Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải phân bố đều trên sàn (cách tính này đơn giản mang tính chất gần đúng) Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ 30% diện tích lỗ cửa), được tính theo công thức sau:

A

g h l g

tc t t t qd t

.

trong đó: lt - chiều dài tường;

ht - chiều cao tường;

A - diện tích ô sàn (A = ld x ln);

gttc - trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn của tường

với: tường 100 gạch ống: gttc = 180 (daN/m2);

tường 200 gạch ống: gttc = 340 (daN/m2)

Trên mặt bằng kiến trúc ta thấy chỉ có ô sàn S8 là có tường ngăn

Kết quả được trình bày trong bảng (2.5)

Bảng 2.5: Tải trọng tường ngăn quy đổi

2.3 TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN SÀN

2.3.1 Tính toán các ô bản làm việc 1 phương (bản loại dầm)

l d (m)

Cạnh Ngắn

S5 Hành lang cầu thang 8.25 3.6 300 1.2 360.00

Trang 17

Theo bảng 2.2 thì có các ô sàn S(14,15,16) là bản làm việc 1 phương

Các giả thiết tính toán:

 Các ô bản loại dầm được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô bản kế cận

 Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a) Xác định sơ đồ tính

< 3  Bản sàn liên kết khớp với dầm;

- Ô bản S(5,11) (hs =10cm) có 2 cạnh liên kết với dầm với hd=30cm, nên chọn sơ đồ tính của ô bản S(5,11) là dầm đơn giản 2 đầu ngàm

- Ô bản S(13,14,15,16) (hs =10cm) có 1 cạnh liên kết với dầm với hd=70cm và cạnh còn lại liên kết với dầm môi hd=30cm, nên chọn sơ đồ tính của ô bản S(13,14,15,16) là dầm 1 đầu ngàm và 1 đầu khớp

Trong sơ đồ tính: q = gstt + ptt +gttt (2.9)

Trang 18

Bảng 2.6: Nội lực trong các ô bản loại dầm

c) Tính toán cốt thép

Ô bản loại dầm được tính như cấu kiện chịu uốn

Giả thiết tính toán:

 a= 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện;

ho1 = hs – a = 10 – 2 = 8 cm

 b = 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Lựa chọn vật liệu như bản 2.7

Bảng 2.7: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau:

s

b b s

R

bh R

M

b b m



h b

A s

trong đó:  min= 0.05% (theo bảng 15 /[2]);

Rb(Mpa) Rbt(Mpa) Eb(MPa) αR ξR Rs(Mpa) Rsc(MPa) Es(MPa) 11.5 0.9 27x103 0.437 0.645 225 225 21x104

Trang 19

100% = 3.3% (2.14) Giá trị  hợp lý nằm trong khoảng từ 0.3% đến 0.9%

Bảng 2.8: Tính toán cốt thép cho bản sàn loại dầm

α m ξ A s

tt Thép chọn Số

2.3.2 Tính toán các ô bản làm việc 2 phương (bản kê 4 cạnh)

Theo bảng 2.2 thì các ô bản kê 4 cạnh là: S(1, 2, 3, 4, 5, 6)

Các giả thiết tính toán:

 Ô bản được được tính toán như ô bản đơn

 Ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

 Cắt 1 dải bản có bề rộng là 1m theo phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính toán

 Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục dầm

a) Xác định sơ đồ tính

< 3  Bản sàn liên kết khớp với dầm;

Kết quả này được trình bày trong bảng 2.9

Bảng 2.9: Sơ đồ tính ô bản kê 4 cạnh

Trang 20

Sàn h s (cm) Dầm h d (cm) h d /h s Liên kết Sơ đồ tính

Trang 21

Do các cạnh ô bản liên kết ngàm với dầm nên chúng thuộc ô bản số 9 trong 11 loại ô bản

Do đó, momen dương lớn nhất giữa nhịp là:

qb = gstt + ptt + gttt (daN/m2) (2.18) trong đó: g - tĩnh tải ô bản đang xét;

p - hoạt tải ô bản đang xét;

P - tổng tải tác dụng lên ô bản;

mi1(2) - i là loại ô bản số mấy, 1 (hoặc 2) là phương của ô bản

đang xét Trong trường hợp đang tính toán i = 9

Momen âm lớn nhất trên gối:

Hình 2.6: Sơ đồ tính và nội lực bản kê 4 cạnh

Bảng 2.10: Nội lực trong các ô bản kê 4 cạnh

Trang 22

Ô bản được tính như cấu kiện chịu uốn

 a1 = 2 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh

ngắn đến mép bê tông chịu kéo;

 a2 =3 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh

dài đến mép bê tông chịu kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện (h0 = hs – ai), tùy theo

 b =100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 2.7

Tính toán và kiểm tra hàm lượng μ tương tự phần 2.3.1.c

Trang 23

Bảng 2.11: Tính toán cốt thép cho sàn loại bản kê 4 cạnh

S1

Thép chọn Sàn

Trang 24

2.4 TÍNH TOÁN KIỂM TRA ĐỘ VÕNG

Tính toán về biến dạng cần phân biệt 2 trường hợp, một là khi bê tông vùng kéo của tiết diện chưa hình thành khe nứt và hai là khi bê tông vùng kéo của tiết diện đã có khe nứt hình thành Ở đồ án này chỉ xác định độ võng f của sàn theo trường hợp thứ nhất

Điều kiện về độ võng: f < [ f ]

Chọn ô sàn kích thước lớn nhất S1 (4.25mx7.8m) để tính, ta có:

f  

Trong đó:

 = 5/384

M n = 433.97daN.m C=2 -hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến;

3 3

x bh

2 100 97 433 384

5

x x

x x x

2.5 BỐ TRÍ CỐT THÉP SÀN TẦNG 2-10

Cốt thép sàn tầng 2-10 được bố trí trong bản vẽ KC

Trang 25

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CẦU THANG TẦNG 1 ĐẾN 10

3.1 CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG 1 ĐẾN TẦNG 10

5600

200 1200 13x300+300=4200

100

Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang từ tầng 1 đến tầng 10

Trang 26

3.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU THANG

Tải trọng tác dụng lên cầu thang gồm có:

3.2.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

a) Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản thang

Chọn chiều dày bản thang hbt = 13 cm

Kích thước các bậc thang được chọn theo công thức sau:

- Đá Granit,  1 = 2000 daN/m3, δ 1 = 2cm, n=1.1

- Vữa lót,  2 = 1800 daN/m3, δ 2 = 2cm, n=1.3

- Bậc thang,  3 = 1800 daN/m3, δ 3 = 2cm, n=1.3

- Sàn BTCT,  4 = 2500 daN/m3, δ 4 = 13cm, n=1.1

- Vữa trát, 5 = 1800 daN/m3, δ = 1.5cm, n=1.3

Hình 3.2: Các lớp cấu tạo bản thang

Cắt 1 dải bản có chiều rộng b = 1 m để tính

Tải trọng 1 bậc thang được tính như sau:

trong đó: Gi – tải trọng bản thân các lớp cấu tạo 1 bậc bản thang được tính như sau:

trong đó: i - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i ;

si - diện tích tiết diện lớp cấu tạo thứ i

 - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

Trang 27

ltdi - chiều dài lớp cấu tạo thứ i;

b - chiều rộng dải bản tính toán, b=1 m;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

- Diện tích tiết diện lớp đá ốp lát (lớp thứ 1), áp dụng công thức (3.4):

- Diện tích tiết diện lớp vữa trát (lớp thứ 5), áp dụng công thức (3.4):

s5 5l td5 5.(l b/ cos) 1.5x(30/0.882)=51.02cm2 trong đó: cos cos(arctg(hb/lb) = cos(arctg(160/300)) = 0.882

Bảng 3.1: Tĩnh tải tác dụng lên bản thang

b) Trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ

Cấu tạo gồm các lớp tương tự như bản thang nhưng bản chiếu nghỉ không có bậc thang Tổng trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản chiếu nghỉ và chiếu tới được tính toán tương tự như với bản thang

Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản thang được tính như sau:

trong đó: i - khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i;

i - chiều dày lớp cấu tạo thứ i;

ni - hệ số độ tin cậy của lớp thứ i

Bảng 3.2: Tĩnh tải tác dụng lên bản chiếu nghỉ

STT Các lớp

cấu tạo

 (daN/m 3 )

Trang 28

c) Trọng lượng lan can trên bản thang

Tải tiêu chuẩn phân bố đều của lan can trên bản thang lấy theo [1]:

glctt = glctc nlc = 30x1.2 = 36(daN/m) (3.6)

trong đó:

ptc = 30 daN/m - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3/[1];

nlc - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1];

Vậy: glctt = (36/1.40m) =27daN/m2

3.2.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên bản thang và bản chiếu nghỉ (chiếu tới)

lấy theo [1]:

trong đó:

ptc = 300 daN/m2 - tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3/[1];

np - hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3/[1];

n =1.3 khi ptc < 200 daN/m2

Vậy: ptt = 300x1.2 = 360 daN/m2

3.2.3 Tổng tải trọng tác dụng

Tổng tải trọng tác dụng lên phần bản thang:

qbttt = gttbt + glctt + ptt = 771.37 +27 +360 = 1158.37 daN/m2 (3.8)

Tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

Qcntt = gttct + gcntt + ptt = 483.4 + 360 = 843.4 daN/m2 (3.9)

3.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG

3.3.1 Bản thang và bản chiếu nghỉ

a) Sơ đồ tính

Cắt 1 dải bản có chiều rộng 1m để tính Sơ đồ tính được thể hiện trên hình 3.3

Trang 29

Hình 3.3: Sơ đồ tính bản thang 2 vế

b) Xác định nội lực và phản lực gối tựa bản thang

Nội lực của bản được xác định bằng phương pháp cơ học kết cấu

2

) 2

( cos ) (

2 1 2 1 2 2 2

1

l l l l

q l

2

) 2

( cos

2 1

2 1 1 2 1 2 2

l l

l q

l l l q

Xét tại một tiết diện bất kỳ, cách gối tựa A một đoạn là x tính momen tại tiết diện đó:

Trang 30



cos 2

.

2

2x q x R

.

q

R x x

q R

Kết quả được thể hiện dưới (hình 3.4) và bảng 3.3

Bảng 3.3: Nội lực bản thang 2 vế

Hình 3.4: Biểu đồ momen của bản thang

R B (R D ) (daN)

x (m)

Q (daN)

M (daN.m)

Trang 31

Do 2 vế của bản thang có chiều dài tính toán khác nhau nên ta tính toán cho vế

1 và vế 2 có Mmax lớn nhất, lấy vế 2 bố trí thép tương tự cho các tầng trên Bản thang được tính toán như cấu kiện chịu uốn

 a= 2cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 h0 - chiều cao có ích của tiết diện,

ho1= hs – a = 13 – 2 = 11 cm;

 b = 100cm - bề rộng tính toán của dải bản

Lựa chọn vật liệu như bảng 3.4

Bảng 3.4: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán

Rb(Mpa) Rbt(Mpa) Eb(MPa) αR ξR RS(Mpa) RSC(Mpa) ES(MPa) 11.5 0.9 27x103 0.437 0.645 280 280 21x104

R

bh R

h b R

M b b m



h b

100% = 2.65% (3.19) Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.5

Bảng 3.5: Tính toán cốt thép cho bản sàn loại dầm Số

h 0 (cm) α m ξ

a (mm)

Trang 32

Từ sơ đồ tính và dạng tải trọng hình 3.3, tại gối B và C ta quan niệm là khớp di động, thực tế điều kiện làm việc này chưa thể hiện điều kiện làm việc thực tế của dầm chiếu nghỉ ( dầm chiếu nghỉ không thể hoàn toàn di chuyển tự do theo phương ngang, nếu có thì chuyển dịch này rất bé có thể bỏ qua) Từ đó ta có thể chọn liên kết tại gối B, C bằng khớp cố định hay ngàm, trường hợp này tại gối B, C và vị trí gãy khúc của bản thang sẽ xuất hiện momen âm, do đó ta phải bố trí thép cấu tạo nằm ở thớ trên (chọn Ф10a150 và ) tại các gối và tại vị trí giữa bản thang và bản chiếu nghỉ

Cốt thép phân bố được đặt vuông góc cốt thép chịu lực, chọn Ф8a250

3.3.2 Dầm chiếu nghỉ (DCN1)

a) Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính

Chọn sơ bộ tiết diện dầm 20x30 cm

Dầm chiếu nghỉ: (Rcn/1m)= 3136.49daN/m

Trọng lượng tường dày 20 cm xây trên dầm:

Trang 33

b) Xác định nội lực cho dầm chiếu nghỉ

Xác định bằng các công thức giải tích

Momen lớn nhất tại giữa nhịp: Mnh

8

.l2q

trong đó: q – tổng tải trọng tác dụng

Bảng 3.6: Giá trị nội lực trong dầm chiếu nghỉ (DCN1)

(m)

q (daN/m)

(daN)

DCN1 3.2 3939.77 0.00 5042.90 6303.63

+ Cốt thép dọc

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

 a = 4 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện

h0 = hd – a = 30 – 4 = 26cm;

Đặc trưng vật liệu, công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt

thép tương tự như mục 3.3.1.c Áp dụng các công thức (3.15; 3.16; 3.17) để tính toán thép dầm

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng (3.7)

Bảng 3.7: Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ (DCN1)

Từ bảng 3.7, ta có (α m < α R ) dầm chỉ đặt cốt đơn chịu kéo Thớ trên dầm ta đặt cốt thép theo cấu tạo 2Ф12mm

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc, áp dụng công thức (3.18, 3.19)

Kiểm tra hàm lượng: 100 1 62 % 0 05 %

26 20

41 8

bh A

Số thanh

5.09

Trang 34

100% = 2.65%

tt s

tt s chọn s

41 8 23

100% = -2.1% < 5% (3.22)

- Kiểm tra att và t1 (khoản cách các thanh thép)

Aùp dụng công thức sau:

A

A a

si

chon si i

14 3 ) 1 2 ( 09 5 ) 9 0 2 (

.att - khoảng cách thực tế từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến

mép bê tông bảo vệ (mép bê tông chịu kéo)

att = ao + Ф/2;

.Asi - diện tích cốt thép chọn;

.a - khoảng cách thực tế từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến

mép bê tông bảo vệ, a = 4cm

- Aùp dụng công thức sau:

2

) 2 8 1 2 2 2 ( 20

t1 > (ao = 2cm; Фmax=2cm ) (thỏa điều kiện)

trong đó:

Фmax - đường kính cốt thép lớn nhất

+ Cốt đai: tính toán theo [12; 10]

- Kiểm tra điều kiện

Dầm DCN1 chịu tải trọng phân bố đều q đặt ở mép trên thì lực cắt lớn nhất là: Qmax = 630363(daN)

Tính Qb min = b3( 1  f  n)R bt bh0 (3.24)

trong đó:

 3= 0.6 - đối với bê tông nặng;

 2= 2 - đối với bê tông nặng;

n= 0 - không có lực dọc;

f= 0 - dầm là tiết diện chữ nhật

Trang 35

w1 - hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông

góc với trục cấu kiện w1= 1+5w= 1+5x7.78x0.0019 = 1.074 < 1.3

10 21 3

4

s b

566 0

 1 - hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của

các loại bê tông khác nhau b1  1  R b= 1- 0.01x11.5 = 0.885 (3.30)

với β = 0.01- đối với bê tông nặng

Rb - cường độ chịu nén của bê tông bảng (3.4);

Suy ra:

Qbt = 0.3x0.885x1.074x11.5x200x260=170518N=17052daN

 Qmax = 6303.63daN < Qbt = 17052daN  (thỏa điều kiện)

- Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

Vậy Qwb = 8017.4 daN > Qmax = 6303.63 daN  (thỏa điều kiện)

- Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai:

Q

bh R

3 63036

260 200 9 0 1 5

max

2 4

(3.33) trong đó:

 4= [1.5 đối với bê tông nặng; 1.2 đối với bê tông hạt nhỏ]

- Khoảng cách các cốt đai theo cấu tạo:

Trên đoạn dầm gần gối tựa (đoạn 1/4 )

Với chiều cao dầm h = 300mm < 450mm thì:

Sct ≤min(h/2,150mm)=min(300/2,150) =min(150,150)

 Sct = 150mm

Vậy khoảng cách giữa các cốt đai nằm trong khoảng (1/4)lnh gần gối tựa là:

S ≤min(Stt, Sct, Smax) = min(150, 150 ,289);

Trang 36

Chọn S = 150mm

Trên đoạn dầm giữa:

Với chiều cao dầm h = 300mm thì:

Sct ≤min(3h/4,500mm)= min(3x300/4,500)= min(225,500)

 Sct = 200mm

Chọn bước cốt đai nhỏ nhất trong các điều kiện trên, ta chọn Þ6a150 trong khoảng ¼ nhịp dầm và đai Þ6a200 ở đoạn giữa nhịp

3.3.3 Dầm chiếu nghỉ (DCN2)

Chọn sơ bộ tiết diện dầm 20x30 cm

Dầm chiếu nghỉ: (Rcn/1m)= 2461.90daN/m

Trọng lượng tường dày 20 cm xây trên dầm:

Hình 3.6: Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ (DCN2)

b) Xác định nội lực cho dầm chiếu nghỉ

Xác định bằng các công thức giải tích

Momen lớn nhất tại giữa nhịp: Mnh

8

.l2q



Trang 37

Lực cắt: Q

2

.l



trong đó: q – tổng tải trọng tác dụng

Bảng 3.8: Giá trị nội lực trong dầm chiếu nghỉ (DCN2)

(m)

q (daN/m)

(daN)

DCN2 3.2 3305.50 0.00 4231.04 5288.8

+ Cốt thép dọc

Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn

 a = 4 cm - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo;

 ho - chiều cao có ích của tiết diện

h0 = hd – a = 30 – 4 = 26cm;

Đặc trưng vật liệu, công thức tính toán cốt thép và kiểm tra hàm lượng cốt

thép tương tự như mục 3.3.1.c Áp dụng các công thức (3.15; 3.16; 3.17) để tính toán thép dầm

Kết quả tính toán được trình bày trong bảng (3.9)

Bảng 3.9: Tính toán cốt thép cho dầm chiếu nghỉ (DCN2)

Từ bảng 3.9, ta có (α m < α R ) dầm chỉ đặt cốt đơn chịu kéo Thớ trên dầm ta đặt cốt thép theo cấu tạo 2Ф12mm

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc, áp dụng công thức (3.18, 3.19)

Kiểm tra hàm lượng: 100 1 334 % 0 05 %

26 20

939 6

bh A

R R

s

b b R

100% = 2.65%

s

tt s chọn s

939 6 16

Số thanh

4.02

Trang 38

Aùp dụng công thức sau:

A

A a

si

chon si i

14 3 ) 1 2 ( 02 4 ) 8 0 2 (

.att - khoảng cách thực tế từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến

mép bê tông bảo vệ (mép bê tông chịu kéo)

att = ao + Ф/2;

.Asi - diện tích cốt thép chọn;

.a - khoảng cách thực tế từ trọng tâm cốt thép chịu lực đến

mép bê tông bảo vệ, a = 4cm

- Aùp dụng công thức sau:

2

) 2 6 1 2 2 2 ( 20

t1 > (ao = 2cm; Фmax=2cm ) (thỏa điều kiện)

trong đó:

Фmax - đường kính cốt thép lớn nhất

+ Cốt đai: tính toán theo [12; 10]

- Kiểm tra điều kiện

Dầm DCN2 chịu tải trọng phân bố đều q đặt ở mép trên thì lực cắt lớn nhất là: Qmax = 5288.8(daN)

Tính Qb min = b3 ( 1  f  n)R bt bh0

trong đó:

 3= 0.6 - đối với bê tông nặng;

 2= 2 - đối với bê tông nặng;

n= 0 - không có lực dọc;

f= 0 - dầm là tiết diện chữ nhật

 Qb min = b3( 1  f  n)R bt bh0

 Qb min = 0.6(1+0+0)0.9x200x260= 28080N = 2808daN

Vậy Qmax = 5288.8(daN) > Qb min =2808daN nên cần phải tính toán cốt đai Chọn đai thép CI có Rsw=175MPa, đai Þ6 cóasw= 0.283 cm2, đai 2 nhánh n=2, đặt cách nhau S= 150mm

Trang 39

w1 - hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông

góc với trục cấu kiện w1= 1+5w= 1+5x7.78x0.0019 = 1.074 < 1.3

b

s E

E



10 27

10 21

566 0

 = 0.0019;

 1 - hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của