bài giảng chuyên đề tốt nghiệp kiến trúc kết cấu

đề cơng giảng chuyên đề cho lớp XN- 15 tiết Phần kết cấu + kiến trúc Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp phần kết cấu+ kiến trúc I Các vẽ kiến trúc phơng pháp kiểm tra vẽ kiến trúc: 1.1 Kiểm tra tính hợp lý vẽ: chi tiết, lối lên xuống tầng hầm 1.2 Kiểm tra phù hợp chi tiết - Mặt - Mặt đứng - Mặt cắt II Khái niệm khung nguyên tắc tính toán 2.1 Khung nhà cao tầng: - Một số loại khung; - Đặc điểm khung nhà cao tầng; - Đặc điểm khung CTN 2.2 Tải trọng tác dụng lên hệ khung nhiều tầng a) Các loại tải trọng - Tĩnh tải: tải thân, tải từ áp lực đất đá, tải từ áp lực nớc ngầm - Hoạt tải: Tải tạm thời dài hạn, tải tạm thời ngắn hạn - Tải trọng gió; - Tải trọng động đất b) Phân bố tải trọng lên khung nhiều tầng - Bài toán phẳng; - Bài toán không gian 2.3 Tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn - Trạng thái giới hạn I: cờng độ ổn định - Trạng thái giới hạn II: biến dạng III Lựa chọn chi tiết tính toán khung BTCT a) Lựa chọn tiết diện sơ bộ: - Bản sàn; - Dầm (gối đỡ, công xôn); - Cột b) Các phơng án tải trọng tổ hợp tải trọng - Chơng trình tính toán; - Diễn giải kết tính toán theo tổ hợp tải IV Cấu tạo khung thể vẽ - Bố trí cấu tạo thép: cột, vách, dầm, nút cột dầm (nút đỉnh, nút biên, nút giữa) - Cách trình bày vẽ: + Các loại vẽ ý nghĩa chúng; + Yêu cầu thể vẽ mặt kết cấu; + Yêu cầu thể vẽ mặt cắt chi tiết ; V Tính toán, thiết kế sàn VI Tính toán, thiết kế cầu thang VII Tính toán bể nớc Lựa chọn tiết diện sơ cho khung - Nội lực phân phối nút khung phụ thuộc vào độ cứng phần tử Do cần lựa chọn sơ tiết diện phần tử Đối với dầm khung BTCT (dầm ngang): - Chiều cao dầm tính theo công thức: hd=l/m (4.1) hd- chiều cao dầm; ld- chiều dài nhịp dầm; m- hệ số xác định theo bảng 4.2 Bảng 4.2 Hình dạng dầm khung Hệ số m dầm khung nhịp nhiều nhịp Dầm thẳng 8-12 10-16 Dầm gãy khúc: - căng 12-16 12-18 - có căng 16-20 16-24 Dầm cong - căng 18-24 18-30 - có căng 30-35 30-40 Ghi chú: giá trị m nhỏ tải trọng dầm khung có giá trị lớn - Chiều rộng dầm khung bd đợc xác định theo yêu cầu thẩm mĩ chống uốn mặt phẳng: bd=hd/(2-4) (4.2) Kích thớc dầm khung tính theo công thức: h0= M bd Rn (4.3) đó: h0- chiều cao làm việc dầm khung; b d-bề rộng tiết diện chọn theo yêu cầu cấu tạo thẩm mĩ; Rn- cờng độ chịu nén tính toán bê tông; M =(0,6-0,7)M 0; M0- mô men lớn xuất dầm khung coi nh dầm đơn giản có nhịp nhịp khung tải trọng tác dụng tơng ứng Chiều cao dầm khung h=h0+a điều chỉnh b cho hợp lý (a- chiều dày lớp bê tông bảo vệ) Đối với cột khung BTCT: diện tích tiết diện ngang cột xác định sơ theo công thức: Fb= (1,2-1,5) N Rn (4.4) đó: Fb- diện tích tiết diện ngang cột; Rn- cờng độ tính toán chịu nén bê tông; N- lực nén lớn xuất cột (khi tính N coi dầm liên kết với cột dầm đơn giải chuyền lực lên cột) Từ diện tích yêu cầu tính đợc đờng kính cột tròn cạnh cột Chiều rộng b c chọn theo yêu cầu cấu tạo theo độ mảnh cột, chiều dài tiết diện cột hc lấy theo cấu kiện chịu nén lệch tâm: hc= (1,5-3)bc (4.5) Điều kiện độ mảnh cột Kích thớc cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh đợc hạn chế nh sau: = 0,7l l0 , cột nhà b = 31 b l0 : Chiều dài tính toán cấu kiện, cột đầu ngàm đầu khớp: l = Đối với dầm dọc liên kết khung BTCT hdd=l/(15-18) bdd=hđ/(2- 3) (4.6) Đối với sàn Chiều dày sàn BTCT chọn sơ theo công thức: = B/(38- 42) (4.7) Trong đó: B- chiều rộng sàn tính từ tim dầm bo (giá trị nhỏ lấy cho kê, giá trị lớn lấy cho ngàm) Vòm mái Vòm BTCT vòm khớp (2 khớp chân khớp đỉnh), khớp (thờng có căng) không khớp Vòm khớp hay dùng thực tế thờng có cấu tạo nh sau: - Độ võng vòm (mũi tên vòm) f thờng lấy: f= (1/5-1/8) l (4.8) đó: l - nhịp vòm Trục hợp lý vòm chịu tải trọng phân bố đờng cong parabôn có phơng trình sau: y= f x(l x) l2 (4.9) đó: x- khoảng cách từ gối tựa đến tiết diện tính toán Để đơn giản tính toán, vòm thoải (f l) lấy trục vòm đờng tròn Tiết diện vòm hình chữ nhật chữ I, chiều cao tiết diện sơ chọn: h= ( 1 )l 30 40 (4.10) Để căng không bị võng, cần bố trí treo cách 4-6m Số lợng treo kích thớc tiết diện thân vòm tham khảo bảng 4.3 Bảng 4.3 Số lợng treo Nhịp vòm, m 12 15 18 21 24 27 30 Chiều cao h, cm 40-45 45-50 50-60 60-70 70-75 75-80 80-85 Chiều rộng b, cm 20 20-25 25 25-30 25-30 30-35 30-35 Thân vòm cấu tạo nh cấu kiện chịu nén (hoặc kéo) lệch tâm Thanh căng dùng thép BTCT Neo căng vào gối tựa hàn bắt bu lông Chọn sơ kích th ớc lõi thang máy Chiều dày lõi cầu thang máy đợc xác định theo công thức sau: 150mm Ht 20 Thể sơ đồ tính toán khung - Theo sơ đồ không gian: Khi tỷ lệ nhỏ Trong khung không gian, dầm chịu mô men xoắn cột chịu nén lệch tâm xiên - Theo sơ đồ phẳng: Khi tỷ số chiều dài chiều rộng công trình lần Khi tính theo sơ đồ phẳng cần chọn khung chịu tải trọng lớn nhất, nhỏ khung có tính chất đặc thù để tính toán nhằm đảm bảo độ an toàn tiết kiệm - Nút liên kết: sơ đồ khung cần nêu rõ vị trí, cấu tạo nút: liên kết cứng, khớp Để đơn giản tính toán khung, với sai số không đáng kể có thể: - Nếu chiều dài nhịp chênh không 10% lấy nhịp với giá trị chiều dài trung bình - Nếu độ dốc dầm ngang nhỏ 1/8 lấy dầm nằm ngang chiều cao cột lấy giá trị trung bình - Có thể chuyển tải trọng sang trái sang phải đoạn nhiều 1/20 nhịp để làm cho sơ đồ tính trở thành đối xứng phản đối xứng - Nếu dầm có tải trọng tập trung cách đổi thành tải trọng phân bố - Khi khung có nhiều nhịp tải trọng giống nhịp đổi thành khung nhịp để tính, nội lực nhịp lấy nh - Trong khung việc lựa chọn độ cứng hợp lý dầm cột quan trọng chúng phân phối nội lực phận hợp lý đảm bảo an toàn kinh tế Tổ hợp tải trọng Khung đợc tính với phơng án tải trọng khác nhau, ví dụ: Phơng án Tải trọng thờng xuyên Phơng án Hoạt tải bố trí tầng chẵn Phơng án Hoạt tải bố trí tầng lẻ Phơng án áp lực chủ động đất, nớc ngầm bên trái Phơng án áp lực chủ động đất, nớc ngầm bên phải Phơng án Gió trái Phơng án Gió phải Phơng án Động đất (có thể theo số hớng khác tạo nên phơng án khác nhau) - Mỗi phơng án tải trọng bố trí lên khung tính toán chơng trình máy tính (sharp, plaxis ), sau tổ hợp phơng án tải trọng thành tổ hợp tải trọng nguy hiểm cho phần tử khung Xác định tổ hợp nội lực nguy hiểm cho phần tử khung Tính toán bố trí thép cho phần tử Tuỳ theo việc sử dụng tổ hợp tải trọng: tổ hợp bản, tổ hợp đặc biệt mà ta kết hợp kết tính toán theo phơng án tải trọng tạo thành tổ hợp tải trọng gây nên cặp nội lực nguy hiểm khung để tính toán Ví dụ: - Tổ hợp 1234 - bao gồm tải trọng thờng xuyên- phơng án 1, hoạt tải bố trí toàn tầng (trên tầng chẵn -phơng án tầng lẻ-phơng án 3) áp lực chủ động đất nớc ngầm- phơng án - Tổ hợp 1237- bao gồm tải trọng thờng xuyên- phơng án 1, hoạt tải bố trí toàn tầng (trên tầng chẵn -phơng án tầng lẻ-phơng án 3) gió phải - Khi chọn tiết diện phần tử để vẽ biểu đồ bao nội lực xác định nội lực lớn nên lấy vị trí: + Đối với cột: tiết diện dới chân đỉnh cột + Đối với dầm thẳng: tiết diện đầu nhịp (nơi tiếp giáp với cột), nhịp, dới tải trọng tập trung Kết chạy khung máy tính đa tổ hợp nh có cặp nội lực phần tử, nút, ví dụ: MMAX, NTƯ, QTƯ; NMAX, MTƯ, QTƯ NTƯ, MTƯ, QMAX Cần lựa chọn cặp nội lực gây nguy hiểm cho cấu kiện để tính toán Ví dụ: + Đối với dầm: nguy hiểm giá trị nội lực: MMAX, MMIN, QMAX + Đối với cột: MMAX, NTƯ; MMIN, NTƯ; NMAX, MTƯ Đối với tiết diện chân cột cong phải tính thêm QTƯ để tính móng - Tuỳ theo Nội lực khung xác định theo sơ đồ đàn hồi theo sơ đồ khớp dẻo: + Khi tính theo sơ đồ đàn hồi, độ cứng EJ với E mô đun đàn hồi bê tông, không kể đến có mặt cốt thép + Khi tính với sơ đồ khớp dẻo, trờng hợp tải trọng phải vẽ biểu đồ mô men theo sơ đồ đàn hồi, sau điều chỉnh biểu đồ mô men cách cho khớp dẻo xuất tiết diện (thờng tiết diện gối tựa dầm, ví dụ nút A) đặt mô men khớp dẻo với giá trị M=MDH.A- MDA để điều chỉnh (dấu M ngợc với dấu MDH.A) Sau chạy lại khung bố trí thêm khớp dẻo M khớp dẻo Tiếp theo, cộng biểu đồ mô men tính theo sơ đồ đàn hồi với biểu đồ mô men tính theo sơ đồ khớp dẻo Cứ điều chỉnh tiết diện khung * Chú ý: Sau điều chỉnh biểu đồ mô men tiết diện cột phải đảm bảo điều kiện là: mô men lực dọc trọng tâm vùng chịu nén không đợc nhỏ giá trị mô men tơng ứng theo sơ đồ đàn hồi - Sau tính lợng thép tiết diện, hàm lợng nhỏ yêu cầu cần giảm tiết diên, hàm lợng thép lớn 3% cần tăng tiết diện có biện pháp cấu tạo thích hợp Đối với dầm chiều cao cần đảm bảo điều kiện: M0,5Rnb.h02; (4.11) Qk0Rnb.h0 (4.12) đó: k0 =0,35 mác bê tông 400 trở xuống Nếu điều kiện không thoả mãn cần tăng tiết diện tăng mác bê tông Khi tính theo sơ đồ khớp dẻo phải thoả mãn điều kiện =x/h0,3 (x- chiều cao bê tông vùng chịu nén) - Đối cột dầm cong có nội lực M N cần tính nh cấu kiện nén lệch tâm - Chiều dài tính toán cột khung nhà nhiều tầng có nhịp trở lên cột nối với dầm ngang nút cứng: + Đối với kết cấu lắp ghép: l0=H; + Đối với kết cấu toàn khối: l0=0,7H đó: H- chiều cao tầng (klhoảng cách tâm nút khung) Để tính toán khung nhiều tầng nhiều nhịp mái phẳng sử dụng phơng pháp tách khung thành phần tử riêng, có xét đến tác dụng tơng hỗ chúng Khi tính toán công trình ngầm thi công phơng pháp đào hào theo công nghệ Tờng đất sử dụng phơng pháp phân chia vỏ hầm thành cấu kiện riêng - mái, tờng đáy bớc gần ban đầu có xét đến tác dụng tơng hỗ chúng - Phụ thuộc vào phơng pháp liên kết cấu kiện đó, mái đợc tính nh dầm tựa tự ngàm hai đầu - Bản đáy nh dầm đàn hồi ngàm hai đầu tựa khớp lên tờng - Tờng đợc tính nh dầm nhịp nhiều nhịp dới áp lực chủ động đất theo mặt áp lực bị động đất theo mặt nằm phần đất Cũng xét tờng nh dầm đàn hồi đàn dẻo dới tác động tải trọng truyền từ mái đáy Trong trờng hợp, mặt có tỷ lệ chiều dài chiều rộng không lớn (6d ; - Cốt đai cột khung thiết kế chống động đất phải tăng cờng phạm vi dới : + Tại hai đầu cột có chiều cao kích thớc cạnh dài hình chữ nhật đờng kính cột, 1/6 chiêu cao thông thủy cột , 500mm, lấy gía trị lớn giá trị ; + Trong phạm vi 500mm dới cửa, cứng tầng đáy ; + Trong phạm vi chiều dài nối buộc cốt théo dọc ; + Trong phạm vi toàn chiều dài cột với cột góc tính động đất cấp I cột ngắn có tỷ lệ chiều cao thông thủy cột kích thớc cạnh dài mặt cắt nhỏ đề cơng giảng chuyên đề cho lớp XN- 10 tiết Phần móng Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp phần móng I Phân tích lựa chọn giải pháp móng 1.1 Đánh giá đặc điểm kết cấu vị trí xây dựng; 1.2 Địa chất - công trình đánh giá điều kiện địa chất công trình 1.3 Phân tích lựa chọn phơng án móng (về kỹ thuật, điều kiện thi công, kinh tế), kết luận lựa chọn phơng án móng 1.4 Giải pháp mặt móng II Tính toán móng 2.1 Tải trọng tác dụng lên móng : - Tải tính toán ; - Tải tiêu chuẩn 2.2 Xác định sức chịu tải cọc 2.3 Xác định số lợng cọc bố trí cọc móng 2.4 Kiểm tra áp lực lên mũi cọc Pmax,/ sức chịu tải cọc cho: - Móng đơn - Móng hợp khối 2.5 Xác định khối móng quy ớc 2.6 Tính toán độ lún móng (trạng thái giới hạn II) 2.7 Tính toán độ bền kết cấu móng (trạng thái giới hạn I): - Đối với đài móng đơn; - Đối với đài móng hợp khối III Bố trí vẽ cấu tạo chi tiết móng - Mặt móng; - Chi tiết móng; - Chi tiết cọc IV Tính toán tờng tầng hầm theo giai đoạn thi công V Tính toán đáy đàn hồi - Phơng pháp thông số ban đầu; - Phơng pháp Jêmôskin [...]... liên quan đến vật liệu, hệ kết cấu, liên kết nút, biện pháp cấu tạo : - Nhà càng cao thì độ chôn sâu cần phải lớn ; - Kết cấu vách cứng hoặc kết cấu khung- vách kết hợp có khả năng chống động đất tốt hơn kết cấu khung; - Tỷ lệ H/B (H- chiều cao công trình, B- chiều rộng công trình) của kết cấu khung, khung- vách khi động đất cấp 6-9 không nên vợt quá 5; - Độ sâu chôn móng hm so với cốt tự nhiên (cốt thấp... bố trí đối xứng : tim độ cứng kết cấu trùng với đờng tác động của tải trọng ngang ; - Không nền bố trí hố thang ở góc lồi cũng nh ở góc lõm vì nơi này có ứng suất tập trung lớn nhất ; - Tờng vách cầu thang, thang máy không đợc dùng toàn bộ kết cấu xây, tốt nhất dùng vách cứng làm giếng thang, ít nhất cũng có dầm, cột tạo thành kết cấu khung ; tờng xây chèn phải liên kết tốt với khung giếng thang ; -... của mặt cắt nhỏ hơn 4 đề cơng giảng chuyên đề cho lớp XN- 10 tiết Phần nền móng Nội dung yêu cầu đối với đồ án tốt nghiệp phần nền móng I Phân tích lựa chọn giải pháp móng 1.1 Đánh giá đặc điểm kết cấu và vị trí xây dựng; 1.2 Địa chất - công trình và đánh giá điều kiện địa chất công trình 1.3 Phân tích lựa chọn phơng án nền móng (về kỹ thuật, về điều kiện thi công, về kinh tế), kết luận lựa chọn phơng... cầu về cờng độ, kết cấu cần có đủ độ cứng chống lại chuyển vị ngang Ngoài tải trọng đứng, tải trọng gió cần xét đến tải trọng động đất Tải trọng động đất đợc xác định theo bản đồ phân vùng cấp động đất (tơng tự nh bảng phân vùng tải trọng gió) Khả năng chống động đất của nhà cao tầng phụ thuộc vào tính co giãn của kết cấu, liên quan đến vật liệu, hệ kết cấu, liên kết nút, biện pháp cấu tạo : - Nhà... + hm H/(15-18) - đối với móng cọc ; - Khoảng cách trục của kết cấu càng lớn, số lợng vách cứng càng ít thì việc bố trí mặt bằng càng linh hoạt; - Khi tầng dới cần không gian lớn, một phần vách cứng tầng dới đợc thay thế bằng kết cấu khung Lúc này nên dùng cột dị hình, cột chữ T, cột chữ L; - Nhà cao tầng chống động đất tốt nên : + Chọn kết cấu vách cứng ; + Đầu mút của đoạn nhô ra ngoài nên bố trí... ; 3 Ngăn chặn phá hoại cục bộ của từng cấu kiện Cần kiểm toán từng cấu kiện riêng về cờng độ (kính cửa, tờng chắn, tờng đầu hồi ) ; 4 Đảm bảo độ cứng, ngăn chặn chuyển vị ngang quá lớn ; 5 Ngăn chặn h hỏng do mỏi của kế cấu Một số lu ý khi thiết kế nhà cao tầng chịu tải trọng động đất Đối với nhà cao tầng, tải trọng ngang là tải trọng chủ yếu của thiết kế kế cấu Chuyển vị ngang gia tăng rất nhanh khi... chiều cao tầng thứ i - Khi công trình có tầng kỹ thuật, do chiều cao tầng nhỏ hoặc tầng có độ cứng lớn sẽ có sự tập trung ứng suất lớn cần gia cố tầng trên và tầng dới liền kề ; Một số yêu cầu về cấu tạo của kết cấu khung : 1 Dầm - Chiều cao lấy bằng 1/10 chiều dài dầm, chiều rộng dầm không nhỏ hơn 1/4 chiều cao dầm, 1/2 chiều cao cột và không nên nhỏ hơn 250mm ; Mặt cắt dầm nên phù hợp các yêu cầu dới... tải của cọc cho: - Móng đơn - Móng hợp khối 2.5 Xác định khối móng quy ớc 2.6 Tính toán độ lún móng (trạng thái giới hạn II) 2.7 Tính toán độ bền kết cấu móng (trạng thái giới hạn I): - Đối với đài móng đơn; - Đối với đài móng hợp khối III Bố trí bản vẽ và cấu tạo chi tiết móng - Mặt bằng móng; - Chi tiết móng; - Chi tiết cọc IV Tính toán tờng tầng hầm theo giai đoạn thi công V Tính toán bản đáy trên... Liên kết tờng trong đất với dầm, bản sàn H Ghép nối tờng hào sử dụng vách ngăn tháo ra (a-e) và không tháo ra (l-u): 1.ống; 2 dầm BTCT; 3.dầm thép; 4.ống có thép góc; 5.thép chữ I; 6 thép chữ [; 7 bích; 8 khung... tốt nên : + Chọn kết cấu vách cứng ; + Đầu mút của đoạn nhô ra ngoài nên bố trí dầm giằng hoặc bản giằng, dầm và sàn phải gia cờng cốt thép ; + Khu vực lõm nên bố trí lô gia để tăng chiều rộng phần liên kết, rút ngắn chiều dài cánh nhô ra; + Chiều dày sàn khu vực cầu thang, thang máy cần tăng hơn các vị trí khác vì đó là phần xung yếu của sàn ; các lỗ thang thờng có ứng suất tập trung lớn nên cần gia ... kết cấu, liên quan đến vật liệu, hệ kết cấu, liên kết nút, biện pháp cấu tạo : - Nhà cao độ chôn sâu cần phải lớn ; - Kết cấu vách cứng kết cấu khung- vách kết hợp có khả chống động đất tốt kết. .. dài mặt cắt nhỏ đề cơng giảng chuyên đề cho lớp XN- 10 tiết Phần móng Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp phần móng I Phân tích lựa chọn giải pháp móng 1.1 Đánh giá đặc điểm kết cấu vị trí xây dựng;... rộng không lớn (