thuyết minh đồ án xây dựng phần kết cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG PHẦN KẾT CẤUPHẦN II-KẾT CẤU 45% Giáo viên hướng dẫn : TH.S DƯƠNG VĂN HAI Sinh viên thực hiện : NGUYỄN DUY THÀNH Lớp : 5

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG PHẦN KẾT CẤU

PHẦN II-KẾT CẤU

45%

Giáo viên hướng dẫn : TH.S DƯƠNG VĂN HAI Sinh viên thực hiện : NGUYỄN DUY THÀNH Lớp : 55XD6

MSSV : 10654.55

NHIỆM VỤ :+ Lựa chọn biện pháp kết cấu,lập mặt bằng kết cấu + Tính toán tải trọng thẳng đứng, tải trọng gió + Sơ đồ tính toán khung không gian

+ Tính toán thiết kế khung trục 2+ Tính toán thiết kế sàn tầng 1+ Tính toán thiết kế móng trục 2+ Các bản vẽ kèm theo

Trang 2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CƠ SỞ TÍNH TOÁN

I CÁC TÀI LIỆU SỬ DỤNG TRONG TÍNH TOÁN

1 Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

2 TCVN 1651-2008.Tiêu chuẩn cốt thép.Tham khảo tài liệu TCVN 356-2005

TCVN 5574-2012.Tiêu chuẩn thiết kế

3 TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế

II CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Kết cấu bê tông cốt thép -phần kết cấu cấu kiện cơ bản – Pgs Ts Phan Quang Minh (chủ biên), Gs Ts Ngô Thế Phong, Gs Ts Nguyễn Đình Cống

1 Kết cấu bê tông cốt thép – phần kết cấu nhà cửa - Ngô Thế Phong , LýTrần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh

2 Nền và móng –Phan Hồng Quân

III VẬT LIỆU DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

A Bê tông

- Theo tiêu chuẩn TCVN 356 - 2005 Tham khảo tài liệu 1651-2008

+ Bê tông với chất kết dính là xi măng cùng với các cốt liệu đá, cát vàng và đượctạo nên một cấu trúc đặc chắc Với cấu trúc này, bê tông có khối lượng riêng ~ 2500(kG/m3)

+ Cấp độ bền bê tông theo cường độ chịu nén, tính theo đơn vị kG/cm2, bê tôngđược dưỡng hộ cũng như được thí nghiệm theo quy định và tiêu chuẩn của nước Cộnghoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Cấp độ bền bê tông dùng trong tính toán cho côngtrình là B22,5

Cường độ của bê tông 22,5 :

+ Cường độ tính toán về nén : Rb = 13(Mpa) = 130 (kG/cm2)

+ Cường độ tính toán về kéo : Rbt = 1,0(Mpa) = 10 (kG/cm2)

Môđun đàn hồi của bê tông:

Với bê tông B22,5 có Eb = 290000 (kG/cm2)

Trang 3

- Gạch đặc ,Cát vàng, Cát đen , Sơn che phủ màu trắng , Bi tum chống thấm

Mọi loại vật liệu sử dụng đều phải qua thí nghiệm kiểm định để xác định cường độthực tế cũng như các chỉ tiêu cơ lý khác và độ sạch Khi đạt tiêu chuẩn thiết kế mớiđược đưa vào sử dụng

Trang 4

CHƯƠNG I : CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

I ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Trong thiết kế kết cấu cho nhà dân dụng thì vấn đề lựa chọn kết cấu công trình cho phùhợp với giải pháp kiến trúc là rất cần thiết Vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc phânchia không gian kiến trúc và tải trọng công trình, ảnh hưởng đến biện pháp thi công vàgiá thành công trình Do đó, yêu cầu người thiết kế phải đưa ra được một giải pháp kếtcấu hợp lý để giải quyết các yêu cầu đặt ra Đảm bảo chất lượng công trình, thi côngđơn giản, giá thành phù hợp và tiện lợi trong quá trình sử dụng

Công trình là nhà trung cư có chiều cao không lớn lắm (H = 32 m) chiều dài L = 45 m, chiều rộng B = 22 m, việc lựa chọn kết cấu hợp lý để giảm trọng lượng cho công trình cần phải được quan tâm, tránh cho công trình bị nứt vỡ, phá hoại trong quá trình sử dụng, ảnh hưởng đến kiến trúc và công năng của công trình

II PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

II.1, Các giải pháp kết cấu

Từ thiết kế kiến trúc, ta có thể chọn một trong 4 hệ kết cấu cơ bản sau:

a, Hệ khung chịu lực:

Với loại kết cấu này, hệ thống chịu lực chính của công trình được tạo thành từ cácthanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm), hệ khung phẳng được liên kết với nhaubằng các dầm ngang tạo thành khối khung không gian có mặt bằng chữ nhật, lõi thangmáy được xây gạch

Ưu điểm: Tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng; mặt khác

đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản

Nhược điểm: Kết cấu công trình dạng này sẽ giảm khả năng chịu tải trọng ngang của

công trình Với một công trình có chiều cao lớn muốn đảm bảo khả năng chịu lực chocông trình thì kích thước cột dầm sẽ phải tăng lên, nghĩa là phải tăng trọng lượng bảnthân của công trình, chiếm diện tích sử dụng Do đó, chọn kiểu kết cấu này chưa phải

là phương án tối ưu

b, Hệ tường chịu lực:

Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng Tảitrọng ngang truyền đến các tấm tường qua các bản sàn Các tường cứng làm việc nhưcác công xôn có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này thích hợp cho nhà có không gianbên trong đơn giản, vị trí tường ngăn trùng với vị trí tường chịu lực

c, Hệ lõi chịu lực :

Trang 5

Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhậntoàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất Hệ lõi chịu lực có khảnăng chịu lực ngang khá tốt và tận dụng được giải pháp vách cầu thang là vách bê tôngcốt thép

d, Hệ hộp chịu lực :

Hệ này truyền tải theo nguyên tắc các bản sàn được gối vào kết cấu chịu tải nằmtrong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong Giải phápnày thích hợp cho các công trình cao cực lớn (thường trên 80 tầng)

II.2, Lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình.

Qua phân tích một cách sơ bộ như trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhàcao tầng đều có những ưu, nhược điểm riêng Với công trình này yêu cầu không gianlinh hoạt cho các phòng làm việc nên giải pháp tường chịu lực khó đáp ứng được Cụthể ở công trình này sử dụng các vách ngăn chia bằng thạch cao Với hệ khung chịu lực

do có nhược điểm là gây ra chuyển vị ngang lớn và kích thước cấu kiện lớn nên khôngphù hợp với công trình, gây lẵng phí Dùng giải pháp hệ lõi chịu lực thì công trình cầnphải thiết kế với độ dày sàn lớn, lõi phân bố hợp lí trên mặt bằng, điều này dẫn tới khókhăn cho việc bố trí mặt bằng với công trình là văn phòng giao dịch của ngân hàng

Căn cứ vào thiết kế kiến trúc, đặc điểm cụ thể của công trình, ta sử dụng hệ kết cấu “khung giằng kết hợp” Hệ thống khung bao gồm các hàng cột biên, cột giữa,

dầm chính, dầm phụ, chịu tải trọng đứng là chủ yếu, một phần tải trọng ngang và tăng

độ ổn định cho kết cấu với các nút khung là nút cứng Hệ thống lõi thang máy chủ yếu

sử dụng với mục đích phục vụ giao thông, chịu phần lớn tải trọng ngang và một phầntải trọng đứng tác dụng vào công trình Công trình thiết kế có chiều rộng 23,4m vàchiều dài 31,2m.Độ cứng theo 2 phương không quá chênh lệch kết cấu tòa nhà làmviệc theo khung không gian

II.3, Giải pháp móng công trình.

Vì công trình là nhà cao tầng nên tải trọng đứng truyền xuống móng nhân theo số tầng

là rất lớn Mặt khác vì chiều cao lớn nên tải trọng ngang (gió, động đất) tác dụng là rấtlớn, đòi hỏi móng có độ ổn định cao Do đó phương án móng sâu là hợp lý nhất để chịuđược tải trọng từ công trình truyền xuống

 Móng cọc đóng: Ưu điểm là kiểm soát được chất lượng cọc từ khâu chế tạođến khâu thi công nhanh Nhưng hạn chế của nó là tiết diện nhỏ, khóxuyên qua ổ cát, thi công gây ồn và rung ảnh hưởng đến công trình thicông bên cạnh đặc biệt là khu vực thành phố Hệ móng cọc đóng khôngdùng được cho các công trình có tải trọng quá lớn do không đủ chỗ bố trícác cọc

Trang 6

 Móng cọc ép: Loại cọc này chất lượng cao, độ tin cậy cao, thi công êm dịu.Hạn chế của nó là khó xuyên qua lớp cát chặt dày, tiết diện cọc và chiềudài cọc bị hạn chế Điều này dẫn đến khả năng chịu tải của cọc chưa cao

 Móng cọc khoan nhồi: Là loại cọc đòi hỏi công nghệ thi công phức tạp.Tuy nhiên nó vẫn được dùng nhiều trong kết cấu nhà cao tầng vì nó có tiếtdiện và chiều sâu lớn do đó nó có thể tựa được vào lớp đất tốt nằm ở sâu vìvậy khả năng chịu tải của cọc sẽ rất lớn

Từ phân tích ở trên, ta chọn phương án cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, do công trìnhnằm ở thành phố nên sử dụng cọc ép sẽ đem lại sự hợp lý về khả năng chịu tải và hiệuquả kinh tế

III CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ SÀN

III.1 Theo phương pháp thi công

+Sàn toàn khối:

Kết cấu được thi công tại chỗ,cấu kiện hình thành liền khối nên có độ cứnglớn,chịu lực động tốt song phương pháp này tốn vật liệu làm ván khuôn,cột chống vàchịu ảnh hưởng lớn điều kiện thời tiết khí hậu

+Sàn lắp ghép :

Cấu kiện được phân chia thành những phần riêng biệt để chế tạo sẵn sau đó vậnchuyển đến công trường tổ hợp lại phương pháp này không tốn vật liệu làm ván khuôn,cột chống và không chịu ảnh hưởng lớn điều kiện thời tiết khí hậu đồng thời dễ đưa cơgiới hoá vào sản xuất xây dựng song vấn đề chất lượng mối nối khó đảm bảo và taynghề công nhân đòi hỏi cao hơn

III.2 Theo sơ đồ kết cấu

+Sàn nấm :

Là loại sàn không có dầm, bản sàn tựa trực tiếp lên cột Dùng sàn nấm sẽ giảmđược chiều cao kết cấu, đơn giản thi công,chiếu sáng và thông gió tốt hơn, thích hợpvới nhà có chiều rộng nhịp 4-8m, tuy nhiên chiều dày sàn lớn dẫn đến tăng khối lượngcông trình

+Sàn sườn:

Là loại sàn có dầm,bản sàn tựa trực tiếp lên hệ dầm.Sàn sườn được sử dụng rộng rãi

vì có khả năng chịu lực tốt đôi khi là duy nhất không thể thay thế bằng sàn nấm

 Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm khi tỷ lệ 2 cạnh ô bản l2/l1>2

 Sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh khi tỷ lệ 2 cạnh ô bản l2/l1<2

 Qua phân tích trên ta thấy thích hợp với công trình này là chọn giải pháp thiết

kế Sàn sườn toàn khối

Trang 7

IV SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN.

520 380

220 400

Trang 8

IV.1 Xác định chiều dày bản

Công trình có các loại ô sàn : 4,5x9m, 1,2x5,2m, 1,2x4m và 1,2x9m

Ô bản 1 (l1xl2= 4,5x9m)

Xét tỉ số:

2 1

94,5

l

l  =2 vậy ô bản làm việc theo trường hợp bản 1 phương

Chiều dày bản sàn được xác định theo công thức :

35x = 12.8 cm Chọn hb= 13 cm

Do không bố trí dầm trên ô sàn 1,2x5,2m, 1,2x4m và 1,2x9m nên chọn chiều dày sàn bằng chiều dày sàn của ô bản lớn là 13cm

IV.2 Xác định tiết diện dầm

1.Dầm chính

Chiều cao dầm được tính sơ bộ theo công thức

+ Với nhịp dầm 9 m Dầm đi qua các cột biên xung quanh

Trang 9

+ Với nhịp dầm 4 m Dầm đi qua các cột biên xung quanh

Vậy chọn dầm có tiết diện dầm có kích thước bdxhd=300x400(mm)

IV.3 Chọn tiết diện cột.

1 Cột

Áp dụng công thức: Fc = k.N/Rn

Trong đó: Fc: Diện tích tiết diện ngang của cột

Rb: Cường độ chịu nén tính toán của bêtông

( Bê tông cấp bền B22,5 có Rb=13MPa)

k : là hệ số ảnh hưởng mô men.k=1,1 ÷1,5

Đối với hệ chịu lực khung giằng hết hợp, chọn k = 1,1

N: Lực nén lên cột

Có thể xác định sơ bộ theo công thức: N= S.q.n

Trong đó: - S: Diện tích chịu tải của một cột ở một tầng

- q: Tải trọng sơ bộ lấy q= 14T/m2=14.10-3MPa

- n: Số tầng

Tính toán cho từng loại cột ở từng tầng

Trang 10

Diện chịu tải

52 38

220 00 40

Trang 11

Diện chịu tải của từng cột:

Diệntích cột(m2)

(m)(m)

Trang 12

Cột Tầng (KN/m2) q n k (KN/m2)Rb

Lựcnén N(KN)

(m)(m)

Lựcnén N(KN)

(m)(m)

Từ tầng 3 - tầng 5 : Cột C1 = 0,3 x 0,5 m

Cột C2 = 0,5 x 0,8 m Cột C3 = 0,55 x 0,8 m Cột C4 = 0,4 x 0,7 m

Từ tầng 6 - tầng 8 : Cột C1 = 0,25x 0,35 m

Cột C2 = 0,4 x 0,5 m

Trang 13

Cột C3 = 0,4 x 0,5 m Cột C4 = 0,3 x 0,5 m

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ

(Tính toán khung trục 2)

Trang 14

Trang 15

Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

II Xác định tải trọng tác dụng vào khung:

Trang 16

G kg/m3

TT tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

TT tính toán (kG/m2)

G kg/m3

G Kg/m3

Trang 17

G Kg/m3

TT tính toán (kG/m2

Trang 18

G Kg/m3

a Tầng trệt

Trang 19

Trang 20

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHOA XÂY DỰNG PHẦN KẾT CẤU

g1 Sàn trong truyền vào dạng hình thang có tung độ lớn nhất :

g2 Sàn trong truyền vào dạng tam giác có tung độ lớn nhất : 481,9x3,7 daN/m 1783,03

g3 Sàn trong truyền vào dạng hình thang có tung độ lớn nhất : 481,9x4,2 daN/m 2023,98

Tĩnh tải tập trung tác dụng lên khung:

G1=G4 1)Do dầm biên trái trục 2 truyền vào:

daN

28611,8

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Tải phân bố tác dụng lên khung:

g1 Sàn trong truyền vào dạng hình thang có tung độ lớn nhất : (814,4+569,7)x2,1 daN/m 2906,61

g2 Sàn hành lang truyền vào dạng hình tam giác có tung độ lớn nhất: 481,9 x 3,7 daN/m 1783,03

g3 Sàn trong truyền vào dạng hình thang có tung độ lớn nhất :

gt Do tường ngăn 220 cao 3,25 m truyền vào: 513,6x3,25 daN/m 1669,2

G1 1)Do dầm biên trái trục 2 truyền vào:

=41273,3

Trang 24

Toàn bộ tải trọng tập trung tuyền về dầm phụ 300x800

tải trọng truyền về cột 1 lượng: 10515,96/2=5257,98

G2 1)Do dầm biên trái trục 2 truyền vào:

Trang 25

6) Do sàn hành lang truyền vào dưới dạng hình thang:

Trang 26

3)Do dầm phụ trái trục 2 truyền vào:

6) Do sàn hành lang truyền vào dưới dạng hình thang:

Trang 27

Trang 28

Trang 29

g2 Sàn trong truyền vào dạng tam giác có tung độ lớn nhất : 743,8x3,7 daN/m 2750,21

G1=G4 1)Do dầm biên trái trục 2 truyền vào:

Gdp=4826,3+21555,34=27124

Gdp truyền về dầm dọc rồi truyền về cột 1 lượng:

daN

38507

Trang 30

Trang 31

II HOẠT TẢI

+/ Trường hơp 1: Tải chất lên nhịp AB và CD, không chất lên BC

Kí hiệu Loại tải trọng và cách xác định Đơn vị Kết quả

Trang 32

p1 Do sàn truyền có tung độ lơn nhất : 195x4.2 daN /m 819

Tải tập trung tỏc dụng lờn khung:

Kí hiệu Loại tải trọng và cách xác định Đơn vị Tổng

Trang 33

B

C

Kí hiệu Loại tải trọng và cách xác định Đơn vị Kết quả

Trang 34

Tải tập trung tác dụng lên khung:

Kí hiệu Loại tải trọng và cách xác định Đơn vị Tổng

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng gió truyền lên khung được xác định theo công thức: P= W.B (daN)

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh tải trọng gió W ở độ cao z so với mốc chuẩn xác định theo công thức:

W=n Wo k C

Trong đó: Wo - giá trị của áp lực gió theo bản đồ phân vùng : Công trình thuộc Bắc

Minh, thuộc khu vực gió IV-B, có Wo=95daN/m2

k - Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa

hình

C - Hệ số khí động Với mặt đón gió bằng C = 0,8 , với mặt khuất gió C = - 0,8

n - hệ số vượt tải: n=1,2

Trang 35

Trang 36

Chiều dài tính toán l0=0,7H=0,7x3.85 = 2,7 m

Giả thiết a=a’= 50mm, h0= 800-50= 750mm, Za= h0-a’ = 750-50 = 700 mm

Xét hệ số uốn dọc

2700

3, 4800

o l

h   <8 Bỏ qua uốn dọc lấy: =1

Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea theo TCVN 356 – 2005 lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:

hệ số hạn chế chiều cao của vùng nén R 0,58

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực có các cặp nội lực nguy hiểm nhất:

+TH1: Mmax= -53280daNm ,Ntư= -604558 daN

+TH2: Nmax= -604558 daN ,Mtư= -53280daNm

+TH3 emax=M/N= 57751/548599= 0,107 m (giống th1)

Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp 1:

M= -57751 daNm

N= -548599 daN

Trang 37

b

N x

b o

N n

R bh

4550,61750

o

e h

7000,93750

a a o

Z h

Trang 38

Cấu kiện thuộc kết cấu siêu tĩnh: e0= max{e1; ea}= e1 = 88 mm

b

N x

R b

Như vậy: x1=948mm>Rh0= 435mmTính lại x theo công thức gần đúng:

b o

N n

R bh

4380,584750

o

e h

7000,933750

a a o

Z h

→ µmin = 0,1%

min 0

35,34

50.75

s A

Trang 39

 Giá trị h0 và Za đều lớn hơn trị số dùng để tính toán→ thỏa mãn

Tính tương tự cho các phần tử cột khác ta có bảng bố trí thép cột như sau:

1.2.Tính cốt đai cột:

Đường kính cốt đai:

ax w

Cốt thép ngang phải được bố trí trên suốt chiều dài cột, khoảng cách trong vùng nối buộc

S ≤ (10min,500)= 200mm chọn S =150mm

Trong các vùng khác cốt đai chọn:

Khoảng cách đai: S ≤ (1min,500)= 300 mm chọn S =250mm

1.6.Tính toán cấu tạo nút góc trên cùng:

Nút góc là nút giao giữa

 Phần tử cột 3 và phần tử dầm 48

Chiều dài neo cốt thép ở nút góc phụ thuộc vào tỷ số

0 cot

e

h

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ta chọn ra cặp nội lực M,N của phần tử số 3 có

độ lệch tâm lớn nhất.Đó là cặp M=20366daNm, N=61564daN có e o=0,33m



0 cot

0,33

0,60,5

e

h   .Vậy ta sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng theo trường

hợp có

0 cot0,5

e

h 

 Phần tử cột 12 và phần tử dầm 49

Trang 40

Chiều dài neo cốt thép ở nút góc phụ thuộc vào tỷ số

0 cot

e

h

Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột ta chọn ra cặp nội lực M,N của phần tử số 12có

độ lệch tâm lớn nhất.Đó là cặp M=22367daNm, N=57259daN có e o=0,4m



0 cot

0, 40,80,5

e

h   .Vậy ta sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng theo trường

hợp có

0 cot0,5

e

h 

2 Tính cốt thép dầm:

Ta tính toán tiết diện dầm: bxh = 30x80cm cho tầng 1,2,3

a Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng hầm, nhịp AB, phần tử 55 (b × h= 30x80 )

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm :

+ Tính cốt thép cho gối A và B (mômen âm):

Tính theo tiết diện hình chữ nhật b × h = 30 × 80 cm

A s= M

R s ζ h o = 3650 0.908 76376, 4 10 ^ 4x x x = 14,94 cm 2

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	1,27 MB