Kết cấu phần 1

- Xác định sơ bộ kích thước các cấu kiện

THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Phần Ii kết cấu 45% I. nhiệm vụ xác định sơ bộ kích thớc các cấu kiện. Lập mặt bằng kết cấu. Xác định tải trọng tác dụng. tính toán khung trục k2 tính toán sàn tầng 3 thiết kế các cấu kiện của khung trục 2. tính toán kết cấu móng; II. bản vẽ kèm theo mặt bằng kết cấu tầng 3, mặt bằng kết cấu móng ( KC-01); kết cấu sàn tầng 3, cầu thang bộ ( KC-02); kết cấu khung K2 (KC-03); kết cấu móng (KC-04); Kết cấu cầu thang bộ (KC-04); Gvhd : đoàn ngọc tranh Svth : Bùi phơng ninh Lớp : 47x3 Mssv : 3973.47 6 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Ch ơng 1. Cơ sở tính toán 1. Các tài liệu sử dụng trong tính toán: 1. Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. 2. TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế. 3. TCVN 5574-1991 Kết cấu bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế. 4. TCXD 195:1997 Nhà cao tầng - thiết kế cọc khoan nhồi 2. Tài liệu tham khảo: 1. Phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm SAP 2000- Bùi Đức Vinh 2. Kết cấu bê tông cốt thép 1 GS.TS Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Xuân Liên, Nguyễn Phấn Tấn 3. Kết cấu bê tông cốt thép 2 Gs.Ts Ngô Thế Phong, Pts Lý Trần C- ờng, Pts Trịnh Kim Đạm, Pts Nguyễn Lê Ninh 4. Móng cọc - Phân tích và thiết kế - Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái 5. Kết cấu thép II (Công trình Dân ụng và Công Nghiệp) - Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn T, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang. 6. Lập kế hoạch tổ chức và chỉ đạo thi công - Nguyễ Đình Thám, Nguyễn Ngọc Thanh 7. Thiết kế tổng mặt bằng xây dựng - Trịnh Quốc Thắng . 3. Vật liệu dùng trong tính toán: - Bê tông: #300 + Cờng độ tính toán về nén, R n : 130 KG/cm 2. + Cờng độ tính toán về kéo, R k : 10 KG/cm 2 . +Môđun đàn hồi (Đợc xác định theo điều kiện bê tông nặng, khô cứng trong điều kiện tự nhiên): Eb = 2.9x10 5 KG/cm 2 . - Thép: Thép làm cốt thép cho cấu kiện bê tông cốt thép dùng loại thép sợi thông thờng theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 1991. Thép AI: Ra=Ra=2300 kG/cm 2 Thép AII: Ra=Ra=2800 kG/cm 2 Môđun đàn hồi: E = 2,1.10 6 KG/cm 2 . 7 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Ch ơng 2. thiết lập các dữ liệu tính toán I. Lựa chọn giải pháp kết cấu: Do quy mô công trình là 12 tầng với chiều cao 44,4m thuộc loại công trình cao tầng cỡ trung bình (nhỏ hơn 20 tầng), giải pháp kết cấu thông dụng là hệ khung giằng, bao gồm hệ khung và vách bê tông cốt thép kết hợp cùng chịu lực. Trong quá trình làm việc, hệ thống khung chủ yếu chịu tải trọng đứng, hệ thống vách, lõi chủ yếu chịu tải trọng ngang. Bên cạnh đó dới tác dụng của tải trọng ngang, khung chịu cắt là chủ yếu tức là chuyển vị tơng đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dới lớn hơn. Còn lõi và vách chịu uốn là chủ yếu, tức là chuyển vị tơng đối của các tầng trên lớn hơn của các tầng dới. Điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi chúng làm việc cùng nhau. Đóng vai trò liên kết hai hệ thống là hệ kết cấu sàn. Kết cấu sàn dầm (sàn sờn) đợc sử dụng phổ biến cho các công trình nhà cao tầng. Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó chuyển vị ngang sẽ giảm. II. xác định sơ bộ kích th ớc các cấu kiện: 1. Chọn chiều dày bản sàn: Chiều dày sàn đợc xác định sơ bộ theo công thức: h S = l m D ì Trong đó: - D: hệ số phụ thuộc tải trọng, D = 0,8ữ1,4. - m: hệ số phụ thuộc loại bản, với bản kê 4 cạnh m = 40ữ50. với bản loại dầm m = 30ữ35. - l: là chiều dài theo phơng chịu lực của ô bản. Chiều dày của toàn bộ các ô sàn đợc lấy bằng chiều dày của ô sàn có nhịp lớn nhất Tính cho hai ô sàn tầng điển hình có nhịp lớn nhất thuộc hai loại ô bản Hình vẽ trích từ mặt bằng kết cấu thể hiện vị trí các ô bản: 8 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Với ô sàn S4: Các kích thớc: l 1 =4m l 2 =4,4 m Tỷ số: 21,1 4 4,4 1 2 <== l l Thuộc trờng hợp bản kê 4 cạnh. Chiều dày ô bản đợc lấy sơ bộ bằng: (D=1,0; m=40) cmh s 10400 40 0,1 === Với ô sàn S2: Các kích thớc: l 1 =1,8m l 2 =4m Tỷ số: 22,2 8,1 0,4 1 2 >== l l Thuộc trờng hợp bản dầm. Chiều dày ô bản đợc lấy sơ bộ bằng: (D=1,0; m=35) cmh s 2,58,1 35 0,1 == Để tăng khả năng chống rung và đảm bảo việc phân phối tải trọng ngang theo độ cứng của các khung ta chọn h S =12cm cho toàn nhà. 9 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU 2. Chọn tiết diện dầm: Kích thớc tiết diện dầm đợc xác định sơ bộ theo công thức: d d d l m h . 1 = ( ) dd hb .5,03,0 ữ= Trong đó: m d = 8 ữ 12 đối với dầm chính m d = 12 ữ 20 đối với dầm phụ. Với dầm chính và dầm phụ nhịp l=8m: cmh d 7,66800. 12 1 == Chọn kích thớc: (30x70)cm Với dầm phụ nhịp l=4m: cmh d 33,33400. 12 1 == Chọn kích thớc: (22x40)cm Với dầm phụ nhịp l=2,4m: cmh d 20240. 12 1 == Chọn kích thớc: (30x40)cm 3. Chọn tiết diện cột: Kớch thc tit din ct c s b xỏc nh theo cụng thc ( ) n b R N F .5,12,1 ữ= Trong ú: - N l lc nộn ln nht tỏc dng lờn ct - R n l cng chu nộn ca bờ tụng, vi bờ tụng mỏc #300, R n = 130 kG/cm 2 B rng b ca ct cũn c xỏc nh tho món iu kin v mnh. Vi ct chu nộn lch tõm, t l gia h v b c xỏc nh theo cụng thc: ( ) bh .35,1 ữ= Nhận xét thấy diện chịu tải của các cột khác nhau không nhiều nên thống nhất chọn tiết diện cột giống nhau cho toàn bộ hệ cột của công trình. Với diên chịu tải nh trên, các tải trọng tác dụng lên cột: - Tờng 220: P=1,2.1014.(4+5,2)= 11194,56 kG 10 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU - Dầm chính: P=1,10,3.0,7.2500.(4+5,2)= 5313 kG - Sàn : P=1,10,12.2500.5,2.4= 6864 kG - Cột : P=1,1.0,6.0,6.2500.3,3=3267kG (với giả thiết tiết diện cột : 60x60cm) - Hoạt tải : P=360.4.5,2= 7488 kG Tổng trọng lợng cấu kiện 1 tầng truyền lên cột: N= 34126,56kG Tổng trọng lợng cấu kiện 1 tầng truyền lên cột: N= 12.34126,56=409518,72kG Sơ bộ lựa chọn theo công thức : F b = (1,2 ữ1,5) n R N = (1,2 ữ1,5).12. n R N =(1,2 ữ1,5). 130 72,409518 = =(3780ữ4726)cm 2 . Chọn kích thớc: 60x80cm. Nhận xét: Việc giảm tiết diện cột theo chiều cao của công trình là cần thiết đối với nhà cao tầng vì lý do kinh tế. Song xét thấy, số lợng cột trên mặt bằng công trình không nhiều, việc giảm tiết diện cột không đem lại nhiều lợi ích về kinh tế. Hơn nữa, để đơn giản trong thi công và nhất là độ cứng của công trình không bị thay đổi theo chiều cao, ta không tiến hành đổi tiết diện cột, tiết diện cột từ tầng 1 đến tầng 12 giữ nguyên kích thớc 60x80cm. 4. Chọn kích th ớc t ờng: Tờng bao: Đợc xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên tờng dày 22 cm xây bằng gạch đặc M75. Tờng ngăn: Dùng ngăn chia không gian trong mỗi tầng, song tuỳ theo việc ngăn giữa các căn hộ hay ngăn trong 1 căn hộ mà có thể là tờng 22 cm hoặc 11 cm. 5. Tiết diện vách: Vách có chiều cao chạy suốt từ móng lên mái có độ cứng không đổi theo chiều cao của nó . Độ dày của vách : 11 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU t h t 20 1 150 (mm) trong đó : h t chiều cao của tầng nhà , h t = 4,2 m. t 210 mm. Chọn thoả mãn điều kịên trên và thoả mãn yêu cầu kiến trúc, chọn lõi có t=250mm, vách có t=300mm, thể hiện trên hình vẽ. III. Lập mặt bằng kết cấu: Thit lp mt bng kt cu sn nh bn v KC-01, trong ú: - Cỏc dm c kớ hiu ln lt l D-1, D-2, , D-i, , n D-24. Ch s trong ngoc n th hin kớch thc tit din tớnh theo cm ca cu kin. - Cỏc ct c kớ hiu ln lt l C1, C2, , Ci, , n C6. Ch s di tờn ct th hin kớch thc tit din tớnh theo cm ca cu kin. - Cỏc ụ sn c kớ hiu ln lt l S1, S2, , Si, , n S14. Hình vẽ dới đây thể hiện mặt bằng kết cấu tầng 3 (tầng điển hình). 12 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN KẾT CẤU 13 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Ch ơng 3. tải trọng và tác động I. Tải trọng đứng: Tải trọng đứng tác dụng lên công trình bao gồm : Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải ) và Tải trọng tạm thời (hoạt tải ). 1. Tải trọng th ờng xuyên : Tĩnh tải bao gồm trọng lợng bản thân các kết cấu nh cột, dầm, sàn, vách, lõi và tải trọng do tờng đặt trên công trình. Khi xác định tĩnh tải riêng, tải trọng bản thân của các phần tử cột, dầm, sàn, vách sẽ đợc Sap 2000 tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lợng bản thân. Tải trọng thờng xuyên tác dụng lên sàn bao gồm trọng lợng bản thân bê tông sàn và các lớp vật liệu sàn. 1.1. Sàn các tầng từ 1 ữ 11: Stt Cấu tạo các lớp Chiều dày (m) (kG/m 3 ) Hệ số vợt tải Tải trọng (kG/m 2 ) 1 Gạch lát 0.01 2000 1.1 22 2 Vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 Bản BTCT 0.12 2500 1.1 330 4 Vữa trát trần 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 433.9 1.2. Sàn mái: Stt Cấu tạo các lớp Chiều dày (m) (kG/m 3 ) Hệ số vợt tải Tải trọng ( kG/m 2 ) 1 Lớp gạch lá nem 0.02 1500 1.1 33 2 Lớp vữa lót 0.015 1800 1.3 46.8 3 Lớp gạch rỗng 4 lỗ 0.1 1500 1.1 165 4 Lớp vữa lót XM 50# 0.01 1800 1,3 23,4 5 BT nhẹ tạo dốc 0.1 1600 1,3 208 6 Bản sàn 0.12 2500 1.1 330 7 Lớp vữa trát trần 0.015 1800 1.3 46.8 Tổng cộng 523 14 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU 1.3. Sàn ban công và khu vệ sinh: Stt Các lớp sàn Chiều dày (m) kG/m 3 ) Hệ số vợt tải Tải trọng kG/m 2 ) 1 Gạch lát 0.005 2000 1.1 11 2 Lớp vữa lót 0.02 1800 1.3 46.8 3 Bản BTCT 0.12 2500 1.1 330 4 Vữa trát 0.015 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 423 1.4. Tĩnh tải t ờng 220: Stt Các lớp sàn Dày (m) Cao (m) (kG/m 3 ) n Tải trọng (kg/m) 1 Tờng gạch 0,22 2.6 1800 1.1 1132,56 2 Vữa trát 2 bên 2 x 0,015 2.6 1800 1.3 182,52 Tổng cộng 1315,08 1.5. Tĩnh tải t ờng 110: Stt Các lớp sàn Dày (m) Cao (m) (kG/m 3 ) n Tải trọng (kg/m) 1 Tờng gạch 0,11 2.9 1800 1.1 631,62 2 Vữa trát 2 bên 2 x 0,015 2.9 1800 1.3 203,58 Tổng cộng 835,2 Kể đến lỗ cửa, tải trọng tờng 220 và 110 đợc nhân với hệ số 0,75 - Tờng 220 : 1351,56 x0,75 = 1014 kG/m - Tờng 110: 835,2x 0,75 = 627 kG/m. 15 [...]... Tầng 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Cao độ (m) 40.50 37.20 33.90 30.60 27.30 24.00 20.70 17 .40 14 .10 10 .80 7.50 4.20 Kh Cđẩy Chút 1. 28 1. 26 1. 24 1. 22 1. 20 1. 17 1. 14 1. 10 1. 07 1. 01 0.94 0.85 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 Wo (T/m2) 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 0.095 n 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2... 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 Wđẩy (T/m2) 0 .11 70 0 .11 52 0 .11 34 0 .11 16 0 .10 90 0 .10 63 0 .10 36 0 .10 07 0.0972 0.0924 0.0857 0.0773 Whút (T/m2) 0.0878 0.0864 0.0850 0.0837 0.0 818 0.0798 0.0777 0.0755 0.0729 0.0693 0.0643 0.0580 Wtổng (T/m2) 0.2048 0.2 016 0 .19 84 0 .19 53 0 .19 08 0 .18 61 0 .18 14 0 .17 62 0 .17 01 0 .16 16 0 .15 00 0 .13 53 Tải trọng tác dụng vào phần tờng chắn gió đợc quy về cao trình mức sàn Tờng chắn gió cao 1, 8m Cao... gạch Ceramic 0. 01 Vữa ximăng M75# 0.02 Bậc gạch 0 .10 Bản BTCTdày120mm 0 .12 Vữa trát trần 15 mm 0. 015 Tổng cộng Cấu tạo các lớp kG/m3) 2000 18 00 18 00 2500 18 00 Hệ số vợt tải 1. 1 1. 3 1. 1 1. 1 1. 3 Tải trọng kG/m2) 22 46,8 2 71, 7 330 35 ,1 706 1. 9 Tĩnh tải chiếu nghỉ: Stt 1 2 3 4 Chiều dày (m) Lát gạch Ceramic 0. 01 Vữa ximăng M75# 0.02 Bản BTCTdày120mm 0 .12 Vữa trát trần 15 mm 0. 015 Tổng cộng Cấu tạo các lớp... CU 1. 6 Tờng ban công: Stt 1 2 Các lớp sàn Tờng gạch Vữa trát 2 bên Tổng cộng Dày (m) 0 ,11 2 x 0, 015 Cao (m) 0,6 0,6 (kG/m3) 18 00 18 00 Dày (m) 0,22 2 x 0, 015 Cao (m) 1, 8 1, 8 (kG/m3) 18 00 18 00 n 1. 1 1. 3 Tải trọng (kG/m) 13 0,68 42 ,12 17 2,8 1. 7 Tờng chắn gió trên mái: Stt 1 2 Các lớp sàn Tờng gạch Vữa trát 2 bên Tổng cộng n 1. 1 1. 3 Tải trọng (kG/m) 784,08 12 6,36 910 ,44 1. 8 Tĩnh tải cầu thang: Stt 1 2... (kG/m2) 15 0 15 0 15 0 15 0 300 300 200 75 Hệ số vợt tải 1. 3 1. 3 1. 3 1. 3 1. 2 1. 2 1. 2 1. 3 Tải tính toán (kG/m2) 19 5 19 5 19 5 19 5 360 360 240 97.5 II Tải trọng ngang: Tải trọng ngang xét đến ở đây là tải trọng tác dụng do gió Do công trình có tổng chiều cao là 44,4m nên theo Tiêu chuẩn Việt nam 2737 -19 95 ngoài tác dụng của thành phần tĩnh còn phải kể đến tác dụng của thành phần động của gió 1 Thành phần tĩnh của... 2000 18 00 2500 18 00 Hệ số vợt tải 1. 1 1. 3 1. 1 1. 3 Tải trọng kG/m2) 22 46,8 330 35 ,1 434 16 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU 2 Tải trọng tạm thời : Tải trọng tạm thời đợc lấy theo TCVN 2737 -19 95, tuỳ thuộc vào chức năng từng loại phòng Stt Loại phòng 1 2 3 4 5 6 7 8 Phòng Khách Phòng Ngủ Phòng Bếp Phòng Tắm, Vệ Sinh Hành Lang Cầu Thang Ban Công Mái Bê Tông Cốt Thép Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m2) 15 0 15 0 15 0... 0 .17 01 0 .16 16 0 .15 00 0 .13 53 Tải trọng tác dụng vào phần tờng chắn gió đợc quy về cao trình mức sàn Tờng chắn gió cao 1, 8m Cao trình tờng chắn mái: 40,5 +1, 8=42,3m k =1, 29 Wđẩy =1, 2.0,095 .1, 29.0,8=0 ,11 8 (T/m2) Whút =1, 2.0,095 .1, 29.0,6=0,0885 (T/m2) 2 Thành phần động của tải trọng gió: xỏc nh giỏ tr thnh phn ng ca ti trng giú thỡ cn phi xỏ nh tn s ca cỏc dng dao ng riờng ca cụng trỡnh Vic xỏc nh cỏc tn s... trỡnh nh sau Tx1 = 1, 27 s fx1 = 0,79 Hz Ty1 = 1, 38 s fy1 = 0,72 Hz Tx2 = 0,35 s fx2 = 2,86 Hz Ty2 = 0, 41 s fy2 = 2,44 Hz Theo tiờu chun, vic tớnh toỏn thnh phn ng ca ti trng giú cũn ph thuc vo ln ca tn s dao ng riờng u tiờn f1 ca cụng trỡnh so vi tn s fL - giỏ tr gii hn ca tn s dao ng riờng cho phộp khụng cn tớnh n lc quỏn tớnh phỏt sinh khi cụng trỡnh dao ng theo dng dao ng riờng tng ng Nu f1 > fL thỡ... trng giú c xỏc nh ph thuc hỡnh dng v kớch thc mt ún giú ca cụng trỡnh 19 THUYT MINH N TT NGHIP PHN KT CU Xỏc nh h s tng quan khụng gian x (m) x (m) x 40 40,5 0,669 y (m) y (m) y 18 ,4 40,5 0,736 Xỏc nh h s ng lc Cỏc i lng Wo (N/m2) f1 (Hz) = Wo 940 f1 Phng x Phng y 1, 2 950 0,79 0,72 0,046 0,05 1, 546 1, 578 Do mi phng ch tớnh vi 1 dng dao ng, nờn thnh phn tnh v thnh phn ng c gp li khi khai bỏo ti... tổ hợp nội lực I Tính toán nội lực: 1 Sơ đồ tính toán: Sơ đồ tính toán là sơ đồ khung không gian ngàm tại mặt móng Giả thiết chiều cao cột tầng 1 (tính từ mặt móng) là 5,2m Chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn Trục dầm và trục cột lấy gần đúng trùng với trục hình học của cấu kiện Các cấu kiện vách, lõi đợc khai báo dới dạng phần tử Shell 2 Tải trọng tính toán: