TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Giới thiệu về công trình
Công trình mang tên: Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
Thành phố Thái Nguyên, nằm bên dòng sông Cầu thơ mộng, đang phát triển năng động với nhiều khu công nghiệp và đầu mối giao thông quan trọng Trong bối cảnh quỹ đất ngày càng hạn hẹp, việc xây dựng các khu nhà ở cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đáp ứng nhu cầu đa dạng của cư dân, tiết kiệm đất và đảm bảo tính thẩm mỹ Xây dựng khu dân cư sinh thái là giải pháp thiết thực, giúp duy trì một đô thị xanh, sạch, đẹp, đồng thời mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng.
Xây dựng nhà cao tầng là giải pháp hiệu quả để tiết kiệm đất xây dựng trong thành phố, giúp mở rộng ranh giới đô thị và tối ưu hóa diện tích hạn chế, từ đó tạo ra nhiều không gian sống chất lượng hơn.
Tạo ra không gian xanh cho thành phố là yếu tố quan trọng, giúp kết hợp hài hòa giữa mặt nước và thiên nhiên, từ đó hình thành một khu dân cư sinh thái kiểu mẫu.
Chung cư cao tầng mang lại lợi ích cho sản xuất và sinh hoạt, tạo ra không gian hóa cho con người Sự kết hợp giữa các mối liên hệ theo chiều ngang và chiều đứng giúp rút ngắn diện tích, tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất, từ đó làm cho việc sử dụng trở nên tiện lợi hơn.
Để giải quyết mâu thuẫn giữa công việc và sinh hoạt trong đô thị, cần phát triển kiến trúc đa chức năng, đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng trong một công trình độc đáo.
Bố trí các kiến trúc cao tầng với hình thức và số tầng đa dạng không chỉ làm phong phú thêm bộ mặt đô thị mà còn tạo ra những hình dáng đẹp cho thành phố Những tòa nhà cao tầng giúp gia tăng không gian tự do trên mặt đất, cho phép phát triển các khu vực công cộng như sân bãi nghỉ ngơi và trồng cây xanh, từ đó nâng cao cảnh quan đô thị.
Từ đó dự án xây dựng khu dân cư sinh thái kiểu mẫu được ra đời
Phường Túc Duyên tọa lạc ở phía Đông thành phố Thái Nguyên, một đô thị loại một thuộc tỉnh Thái Nguyên Khu vực này giáp huyện Đồng Hỷ và huyện Phú Lương ở phía Bắc, thành phố Sông Công ở phía Đông, huyện Đại Từ ở phía Tây, và thị xã Phổ Yên cùng huyện Phú Bình ở phía Nam.
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
Công trình xây dựng nằm trên: Lô A -56, A-57, A- 58 tổ 11, đường Hoàng Văn Thái, phường Túc Duyên, Thành phố Thái Nguyên
➢ Hướng Bắc-Tây Bắc : giáp khu đất trống;
➢ Hướng Tây-Tây Bắc : giáp đường Hoàng Minh Thảo;
➢ Hướng Đông-Đông Nam : Giáp với công trình lân cận;
➢ Hướng Nam-Đông Nam : giáp đường Hoàng Văn Thái; ĐƯỜ NG HOA ỉ NG V A ấN THA Ù I
SA Â N C A À U LOÂ NG NHA ỉ BA Û O V E Ä
C OÂ NG TRÌNH ẹ ệ ễ ỉN G H O A ỉN G M IN H T H A ÛO
Hình 1.1: Mặt bằng tổng thể công trình
• Tòa nhà bao có 10 tầng nổi, công trình có mặt bằng hình chữ nhật có kích thước 18,5x32(m2);chiều cao 36,6m
• Các thông số về khu đất gồm:
+ Tổng diện tích khu đất nghiên cứu: 1565 m2
+ Diện tích đất xây dựng: 535 m2
+ Tổng công ty lương thực Miền Nam
+ Trụ sở: 42 Chu Mạnh Trinh, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP.Hồ Chí Minh
+ Công ty cổ phần tư vấn và thiết kế xây dựng ACE
+ Trụ sở: 96 Định Công, Quận Thanh Xuân- Hà Nội
1.1.4 Điều kiện khí hậu, địa chất, thủy văn
Thành phố Thái Nguyên mang những nét chung của khí hậu vùng Đông Bắc Việt Nam:
• Nhiệt độ trung bình hàng năm : 25 o C;
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
• Chênh lệch giữa tháng nóng nhất (tháng 6: 28,9 °C) với tháng lạnh nhất (tháng 1: 15,2 °C) là 13,7 °C
+Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 10:
• Lượng mưa trung bình hàng năm : 2000-2500 mm;
+Gió: có hai mùa gió chính:
• Gió tây nam chiếm ưu thế vào mùa hè; gió đông bắc chiếm ưu thế trong mùa đông
• Thuộc khu vực gió IIB
+Độ ẩm: độ ẩm trung bình hàng năm: 80-85%
Nắng: tổng số giờ nắng trong năm: 2156.2 giờ
➢ Địa hình: Địa hình khu đất bằng phẳng, tương đối rộng rãi thuận lợi cho việc xây dựng công trình
Theo báo cáo địa chất công trình, khu đất xây dựng có bề mặt tương đối phẳng và đã được khảo sát bằng phương pháp khoan đến độ sâu 50 m Mực nước ngầm được ghi nhận ở độ sâu 4,2 m so với mặt đất tự nhiên Kết quả khảo sát cho thấy có nhiều lớp đất phân bố từ trên xuống dưới.
+ Phần đất lấp: chiều dày không đáng kể
+ Sét pha, trạng thái dẻo cứng, dày 5,0m
+ Cát pha, trạng thái dẻo, dày 6,0m
+ Cát bụi trạng thái chặt vừa, dày 7,5m
+ Cát hạt nhỏ và hạt trung, trạng thái chặt vừa, dày 8,0m
+ Cát hạt thô lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt, chiều dày lớn hơn 60m.
Các giải pháp kiến trúc công trình
1.2.1 Giải pháp mặt bằng tổng thể
Công trình này có tính độc lập, nên giải pháp tổng mặt bằng tương đối đơn giản, chủ yếu phụ thuộc vào vị trí, các tuyến giao thông chính và diện tích khu đất Hệ thống bãi đậu xe được thiết kế riêng biệt, đáp ứng nhu cầu đậu xe của cư dân, với cổng chính hướng trực tiếp ra đường Hoàng Văn Thái.
Hệ thống kỹ thuật điện, nước được nghiên cứu kĩ, bố trí hợp lý, tiết kiệm dễ dàng sử dụng và bảo quản
Bố trí mặt bằng khu đất xây dựng sao cho tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả nhất, đạt yêu cầu về thẩm mỹ và kiến trúc
Công trình mới được xây dựng hoàn toàn trên khu đất 1565m², với diện tích xây dựng là 535m² Tòa nhà cao 36,6m và gồm 10 tầng, nằm sát với các công trình lân cận.
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
Trong khối nhà có các phòng sau:
Bảng 1.1: Các tầng và chức năng của từng tầng
Tầng Công năng Diện tích
Tầng 1 Phòng dịch vụ giải trí, cửa hàng tạp hóa, phòng kỹ thuật và phòng quản lý 535 4,2
Tầng 2 Phòng dịch vụ thể thao và căn hộ gia đình 535 3,3
Tầng 3-10 Căn hộ gia đình 535 3,3
Tầng thượng Phòng kĩ thuật thang máy 535 3,3
Mặt đứng của công trình đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên tính nghệ thuật và kiến trúc cảnh quan khu phố Khi nhìn từ xa, hình khối kiến trúc của công trình hiện lên rõ nét Mặt trước và mặt sau được thiết kế với tường ngoài ốp đá và kính, trong đó kính được sử dụng với các ô cửa rộng để đảm bảo ánh sáng tự nhiên Hai mặt chính có hệ lam bằng bê tông và kim loại, không chỉ che nắng mà còn tăng tính thẩm mỹ, tạo sự nhịp nhàng và mềm mại cho công trình Các mặt bên được hoàn thiện bằng đá Granit Chiều cao các tầng nhà được lựa chọn dựa trên đặc điểm sử dụng, điều kiện chiếu sáng, thông thủy và thoáng gió cho các phòng chức năng.
Giải pháp thiết kế kết cấu
Hiện nay, việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép trong xây dựng đã trở nên phổ biến cả trên thế giới và tại Việt Nam Đặc biệt, trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, bê tông cốt thép được ưa chuộng nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.
+ Giá thành của kết cấu BTCT thường rẻ hơn kết cấu thép đối với những công trình có nhịp vừa và nhỏ chịu tải như nhau
+ Bên lâu, ít tốn tiền bảo dưỡng, cường độ ít nhiều tăng theo thời gian.Có khả năng chịu lửa tốt
+ Dễ dàng tạo được hình dáng theo yêu cầu kiến trúc
Kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) có nhiều khuyết điểm, bao gồm trọng lượng lớn, khó khăn trong việc vượt nhịp dài, cũng như gặp khó khăn trong việc kiểm tra chất lượng và phát hiện vết nứt.
Xem xét nhưng ưu điểm, nhược điểm của kết cấu BTCT và đặc điểm của công trình thì việc chọn kết cấu BTCT là hợp lí
Tòa nhà được thiết kế với kết cấu khung kết hợp sàn bê tông cốt thép, đảm bảo sự ổn định và bền vững cho các khu vực chịu tải trọng lớn.
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
Phương án nền móng sẽ được thi công bằng cọc khoan nhồi, đảm bảo an toàn và ổn định cho toàn bộ hệ kết cấu, đồng thời tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.
Tường bao xung quanh được xây gạch đặc kết hợp hệ khung nhôm kính bao che cho toàn bộ tòa nhà
Các vật liệu hoàn thiện sẽ được thiết kế theo tiêu chuẩn cao, đáp ứng nhu cầu hiện đại hóa và yêu cầu về thẩm mỹ cũng như nội thất cho các tòa nhà văn phòng.
Các giải pháp kỹ thuật công trình
Công trình sử dụng điện từ hệ thống điện thành phố và có máy phát điện dự trữ để đảm bảo hoạt động liên tục của tất cả trang thiết bị trong tòa nhà, ngay cả khi xảy ra cắt điện đột ngột Nguồn điện cần thiết để duy trì hoạt động của hệ thống thang máy và hệ thống lạnh.
Toàn bộ hệ thống điện được lắp đặt ngầm, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc sửa chữa Hệ thống cấp điện chính nằm trong các hộp kỹ thuật được đặt trong tường, không đi qua khu vực ẩm ướt Hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 50A được bố trí theo từng tầng và khu vực, nhằm đảm bảo an toàn khi có sự cố xảy ra.
Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước thành phố và được chứa trong bể ở tầng hầm Từ đây, nước được bơm tự động đến từng phòng thông qua hệ thống bơm đặt tại tầng hầm.
Nước thải từ công trình được dẫn về hệ thống thoát nước chung của thành phố Nước mưa từ mái được thu gom qua hệ thống ống thoát đứng, sau đó chảy xuống mương thoát quanh nhà và được đưa vào hệ thống thoát nước chính Đối với nước thải từ phòng vệ sinh, chúng sẽ được xả xuống bể tự hoại để xử lý trước khi được thải ra hệ thống thoát nước chính.
1.4.3 Hệ thống giao thông nội bộ
Giữa các phòng và các tầng được liên hệ với nhau bằng phương tiện giao thông theo phương ngang và phương thẳng đứng:
- Phương tiện giao thông nằm ngang là các hành lang giữa rộng 2,4 m
Phương tiện giao thông thẳng đứng bao gồm 2 cầu thang bộ và 2 thang máy, mỗi lồng thang có kích thước 2200x2930 mm và vận tốc di chuyển 4m/s Hai cầu thang máy được bố trí cạnh cầu thang bộ ở đầu hồi, trong khi cầu thang bộ còn lại nằm ở phía đầu hồi đối diện, nhằm đảm bảo khoảng cách an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố.
1.4.4 Hệ thống thông gió, chiếu sáng
Với điều kiện tự nhiên thuận lợi, việc thông gió và chiếu sáng trở nên vô cùng quan trọng Tất cả các phòng đều có tiếp xúc với thiên nhiên, vì vậy cửa sổ và cửa ra vào của công trình được trang bị kính và khung nhôm, cùng với hệ lam che nắng để đảm bảo sự thoáng đãng.
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu tại thành phố Thái Nguyên được thiết kế mát mẻ, đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho các phòng, đồng thời kết hợp hiệu quả với thông gió và chiếu sáng nhân tạo.
1.4.5 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy
Đầu báo khói và báo nhiệt được lắp đặt tại các khu vực như tầng hầm, kho, sảnh, hành lang, cũng như trong các phòng kỹ thuật và phòng điều khiển thang máy để đảm bảo an toàn cháy nổ.
Các thiết bị báo động như nút báo động khẩn cấp và chuông báo động cần được lắp đặt tại tất cả các khu vực công cộng, ở những vị trí dễ nhìn thấy để truyền tín hiệu cảnh báo và thông báo địa điểm xảy ra hỏa hoạn Hệ thống báo nhiệt, báo khói và dập lửa cũng phải được trang bị cho toàn bộ công trình nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Nước chữa cháy được lấy từ bể nước hầm và sử dụng máy bơm xăng lưu động Các đầu phun nước được lắp đặt tại phòng kỹ thuật của các tầng, kết nối với hệ thống cứu cháy khác như bình cứu cháy khô, đèn báo cửa thoát hiểm và đèn báo khẩn cấp tại tất cả các tầng.
Để bảo vệ công trình khỏi sét, sử dụng đầu kim thu sét được sản xuất theo công nghệ mới nhất và dây nối đất bằng cáp đồng trục Triax được bọc ba lớp cách điện Giải pháp này không chỉ đảm bảo tính thẩm mỹ cho công trình mà còn cách ly hoàn toàn dòng sét, bảo vệ an toàn cho các thiết bị và người sử dụng bên trong.
Kỹ thuật nối đất hình tia kiểu chân chim giúp đảm bảo tổng trở đất thấp, giảm thiểu điện thế bước nguy hiểm cho người và thiết bị Hệ thống chống sét được thiết kế với điện trở nối đất không vượt quá 10Ω.
Hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị cần được thiết lập độc lập với hệ thống nối đất chống sét, với yêu cầu điện trở không vượt quá 4Ω Tất cả các tủ điện, bảng điện và thiết bị điện có vỏ kim loại đều phải được kết nối với hệ thống nối đất này để đảm bảo an toàn.
1.4.7 Vệ sinh môi trường Để giữ vệ sinh môi trường, giải quyết tình trạng ứ đọng nước thì phải thiết kế hệ thống thoát nước xung quanh công trình Nước thải của công trình được xử lí trước khi đẩy ra hệ thống thoát nước của Thành Phố
Rác thải hàng ngày được công ty môi trường và đô thị thu gom, dùng xe vận chuyển đến bãi rác của thành phố
Công trình được thiết kế ống thả rác, tại các tầng có cửa tự động đóng.
Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
K0 là tỷ lệ phần trăm giữa diện tích xây dựng công trình và tổng diện tích lô đất, trong đó diện tích xây dựng được tính theo hình chiếu mặt bằng mái công trình.
S 100% = (535/1565).100% 4.19 % Trong đó: SXD = 535m 2 là diện tích xây dựng công trình theo hình chiếu mặt bằng mái công trình
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên
SLD = 1565 m 2 là diện tích lô đất
HSD là tỉ số của tổng diện tích sàn toàn công trình trên diện tích lô đất
S = (4815/1565) = 3,08 Trong đó: SS 4815m 2 là tổng diện tích sàn toàn công trình không bao gồm diện tích sàn mái.
Kết luận và kiến nghị
Công trình được xây dựng tại trung tâm thành phố, phù hợp với quy hoạch tổng thể và sở hữu kiến trúc hiện đại, đẹp mắt Việc hoàn thành và đưa vào sử dụng công trình không chỉ đáp ứng nhu cầu về chỗ ở mà còn mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng.
Hệ kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối mang lại khả năng chịu tải trọng đứng và ngang hiệu quả, đảm bảo độ bền vững cho công trình Móng được thiết kế vững chắc với hệ móng cọc khoan nhồi, có khả năng chịu tải lớn, góp phần tăng cường độ ổn định cho công trình.
Dự án Khu Dân Cư Sinh Thái Kiểu Mẫu Thành Phố Thái Nguyên là một dự án khả thi và cần thiết để đáp ứng nhu cầu về chỗ ở và sinh hoạt cho người dân Việc thuyết minh cho một nhà cao tầng đòi hỏi kiến thức chuyên môn đa lĩnh vực Tôi nhận thấy mình còn nhiều thiếu sót trong thuyết minh này và rất mong nhận được sự quan tâm và thông cảm từ quý thầy cô.
Khu dân cư sinh thái kiểu mẫu thành phố Thái Nguyên ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
3 Thiết kế cầu thang trục 5
6 Thiết kế móng dưới cột khung trục 3
GVHD : TS Lê Anh Tuấn ………
THIẾT KẾ SÀN TẦNG 2
Vật liệu sử dụng
- Bê tông B25 có : Rb = 14,5(MPa) = 145 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≤8: dựng thộp CI cú: Rs= Rsc= 225(MPa) = 2250 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≥10: dựng thộp CII cú: Rs= Rsc= 280(MPa) = 2800 (daN/cm 2 )
Phân loại ô sàn vàn sơ bộ chọn chiều dày sàn
+ Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: hb = D.1 m l
Trong đó: l1: là cạnh ngắn của ô bản;
D= 0,81,4 phụ thuộc vào tải trọng Chọn D=1 m= 3035 với bản loại dầm m= 4045 với bản kê bốn cạnh
Căn cứ vào kích thước,cấu tạo, liên kết, tải trọng tác dụng ta chia làm các loại ô bảng như sau:
Bảng 2.1: Phân loại ô sàn tầng điển hình và chiều dày sàn
Xác định tải trọng
2.3.1.1 Tr ọng lượng các lớp sàn
Cấu tạo sàn như hình sau:
Hình 2.2: Cấu tạo sàn tầng điển hình
Dựa vào cấu tạo kiến trúc lớp sàn, ta có: gtc = . (daN/m 2 ): tĩnh tải tiêu chuẩn gtt = gtc.n (daN/m 2 ): tĩnh tải tính toán
Trong đó: (daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vật liệu n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN2737-1995
Ta có bảng tính tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán sau:
- Gạch granite dày 10mm -Vữa xi măng lót dày 20mm
- Vữa trát trần dày 15mm
- Các lớp khác (trần, thiết bị kỹ thuật…)
Bảng 2.2: Tải trọng tác dụng lên sàn dày 170mm
Chiều dày Tr.lượng riêng gtc Hệ số n gtt
(m) (daN/m 3 ) (daN/m 2 ) (daN/m 2 ) 1.Gạch Granite 0.01 2200 22 1.1 24.2
Tương tự ta có tổng tải trọng tác dụng lên sàn dày 120mm là: 493.0 (daN/m 2 )
2.3.1.2 Trọng lượng tường ngăn và tường bao che trong phạm vi ô sàn (S1, S4, S5, S7, S8)
Tường ngăn giữa các khu vực trên mặt bằng có độ dày 100mm, được xây bằng gạch rỗng với trọng lượng riêng là 1500 daN/m³ Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn mà không có dầm đỡ, tải trọng sẽ được phân bố đều trên sàn Trong trường hợp tường ngăn được đặt trên dầm, trọng lượng của tường sẽ được chuyển đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm.
Chiều cao tường được xác định: ht = H-hds
Trong đó: ht: chiều cao tường
H: chiều cao tầng nhà hds: chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng
Công thức qui đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn : tt gt-s= t c t t t v v v c c c i
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường
Sc (m 2 ): diện tích cửa nt, nc, nv: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa trát.(nt= 1,1; nc= 1,3; nv=1,3)
t = 0,1(m): chiều dày của mảng tường
t = 1500(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
v = 0,015(m): chiều dày của vữa trát
v = 1600(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát
c = 25(daN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa
S(m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán
Ta có bảng tính tĩnh tải các ô sàn tầng điển hình:
Bảng 2.3: Tĩnh tải các ô sàn tầng 2 Ô
Kích thước tường St Sc g t tt − s g tt s g tt
Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (daN/m 2 ) lấy theo TCVN 2737-1995
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.Mục 4.3.4 có nêu khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần được phép giảm như sau:
+ Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 ( Bảng 3- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang TCVN 2737-1995 Mục 4.3.1) nhân với hệ số ψA1(khi A>A1=9m 2 )
A –Diện tích chịu tải tính bằng m 2
+ Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 ( Bảng 3- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang TCVN 2737-1995 Mục 4.3.1) nhân với hệ số ψA2(khi A>A26m 2 )
A Bảng 2.4: Hoạt tải các ô sàn tầng điển hình Ô Sàn Loại Phòng
Hệ số giảm tải Ψ p tt
Hệ số giảm tải Ψ p tt
Xác định nội lực trong các ô sàn
Ta tách thành các ô bản đơn để tính nội lực
2.4.1 Nội lực trong sàn bản dầm
Cắt dãy bản rộng 1m và xem như là một dầm:
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm q = (g+p).1m (daN/m)
Tuỳ thuộc vào liên kết cạnh bản mà các sơ đồ tính đối với dầm
2.4.2 Nội lực trong bản kê 4 cạnh
Sơ đồ nội lực tổng quát:
+ Moment dương lớn nhất ở giữa bản:
+ Moment âm lớn nhất ở trên gối:
Trong đó: α1, α2, β1, β2: các hệ số tra bảng (phụ lục 17 –kết cấu BTCT-cấu kiện cơ bản)
Tính toán cốt thép
Tính thép bản như cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m; chiều cao h = hb
Với a: là khoảng cách từ mép bêtông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo
Để tính chiều cao làm việc của tiết diện h0, công thức được sử dụng là h0 = h – a Trong các ô sàn là bản kê 4 cạnh, thép được đặt trên và dưới do bản làm việc theo 2 phương Vì mômen cạnh ngắn lớn hơn mômen cạnh dài, thép cạnh ngắn thường được đặt dưới để tăng h0 Có hai trường hợp tính h0: đối với cốt thép đặt dưới, h01 = h – a; và đối với cốt thép đặt trên, h02 = h – a - d + d1/2.
Trong đó, d1 đại diện cho đường kính của lớp cốt thép đặt dưới, d2 là đường kính của lớp cốt thép đặt trên, h là chiều dày của bản sàn, và a là khoảng cách từ mép bê tông đến trọng tâm của cốt thép đặt dưới.
+ Bước 3: Xác định hệ số tính toán tiết diện m m 2 R b 0 α = M α
M: là mômen của các ô sàn b: là bề rộng của dải bản b=1m
Hệ số phụ thuộc cấp độ bền B và cường độ cốt thép được xác định như sau: Đối với nhóm cốt thép CI, hệ số αR là 0,427 khi sử dụng bê tông cấp độ bền B25 Trong khi đó, đối với nhóm cốt thép CII, hệ số αR là 0,418 cũng với bê tông cấp độ bền B25.
Nếu thỏa điều kiện trên thì chuyển qua bước 4
Nếu mR thì phải điều chỉnh bằng cách tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của Bêtông để đảm bảo điều kiện hạn chế
+ Bước 4: Xác định hệ số giới hạn chiều cao vùng nén
Nếu: m Rthì từ m tra bảng được hệ số (Bảng Phụ lục 9–Sách KCBTCT Phần CKCB)
Hoặc tính theo công thức: 1+ 1 - 2.α m ζ = 2
+ Bước 5:Tính diện tích cốt thép tính toánA TT S
+ Bước 6: Kiểm tra hàm lượng cốt thép tính toánμ TT
100.h d (đường kính lớp trên) 2 d (đường kính lớp dưới)
1 l /4 1 l /4 1 l 1 Điều kiện: μminμ TT μmax
Trong đó: μ TT : là hàm lượng cốt thép tính toán Trong sàn,μ TT = 0,30,9% là hợp lý μmin= 0,05% Thiết kế lấy μmin = 0,1% b max R
- Đối với nhóm cốt thép CI: μ max = 0,645 11,5 100 = 3,297%
- Đối với nhóm cốt thép CII: μ max = 0,623 11,5 100 = 2,559%
+ Bước 7: Chọn đường kính cốt thép và khoảng cách a giữa các thanh thép:
+ Bước 8: Chọn khoảng cách bố trí cốt thép a BT
Căn cứ vào khoảng cách tính toán a TT và các điều kiện về cấu tạo chọn khoảng cách bố trí cốt thép a BT Với điều kiện: a BT ≤ a TT
Tính diện tích cốt thép bố trí:
+ Bước 9:Tính hàm lượng cốt thép thực tế đã bố trí
Bố trí cốt thép: 2.5.1 Chiều dài thép mũ :
Tại vùng giao nhau để tiết kiệm có thể đặt 50% As của mỗi phương (ít dùng) nhưng không ít hơn 3 thanh/1m dài
- Đường kính cốt chịu lực d ≤ hb
- Khoảng cách giữa các cốt thép chịu lực 7cm s 20cm.
Cốt thép phân bố cần phải lớn hơn hoặc bằng 10% cốt chịu lực khi tỷ lệ l2/l1 ≥ 3, và không được ít hơn 20% cốt chịu lực trong trường hợp ngược lại Khoảng cách giữa các thanh cốt thép không được vượt quá 35 cm, và đường kính của cốt thép phân bố phải nhỏ hơn đường kính của cốt thép chịu lực.
Trong đồ án, tỉ số l2/l1 thường nhỏ hơn 3, do đó, cốt thép phân bố cần lớn hơn hoặc bằng 20% cốt chịu lực Chúng tôi đã chọn thép phân bố với đường kính Φ6 và khoảng cách a200.
- Cốt phân bố có tác dụng :
• Chống nứt do bê tông co ngót
• Cố định cốt chịu lực
• Hạn chế việc mở rộng khe nứt
Việc bố trí cốt thép xem bản vẽ KC
Do sự tính toán các ô sàn độc lập, hiện tượng xảy ra là tại hai bên của một dầm, các ô sàn có nội lực khác nhau Tuy nhiên, điều này không phản ánh đúng thực tế, vì các moment thường bằng nhau nếu không tính đến moment xoắn trong dầm.
Kết quả của hai moment không bằng nhau do quan niệm tính toán chưa chính xác, bởi vì các ô sàn không độc lập; tải trọng tác dụng lên một ô có thể gây ra nội lực cho các ô khác.
Biểu đồ moment tính toán Biểu đồ moment thực tế
Do sự phân phối moment tại gối của hai ô sàn lân cận là bằng nhau, để đảm bảo an toàn, ta nên lấy moment lớn nhất để bố trí cốt thép cho cả hai bên.
Kết quả tính toán
Bảng 2.5: Bảng tính thép sàn tầng 2 loại bản kê 4 cạnh
4 R b = 1 4 5 8 1 R s =R sc = 225 ξ R = 0 61 8 α R = 0 42 7 m m in = 8 2 R s =R sc = 280 ξ R = 0 59 5 α R = 0 41 8 l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H lư ợn g ỉ a TT a BT A s CH H lư ợn g (m ) (m ) (N /m 2 ) (N /m 2 ) (m m ) (m m ) (m m ) (c m 2 /m ) m TT (% ) (m m ) (m m ) (m m ) (c m 2 /m ) m BT (% ) 20 0 15 0 0 α 1 = 0 02 26 M 1 = 15 ,0 21 0 04 6 0 97 6 4 56 0 30 % 8 110 90 5 59 0 37 % 30 0 14 0 0 α 2 = 0 01 98 M 2 = 13 ,1 60 0 04 6 0 97 6 4 28 0 31 % 8 117 90 5 59 0 40 % 20 0 15 0 0 β 1 = 0 05 56 M I = -3 6, 95 4 0 11 3 0 94 0 9 36 0 62 % 10 84 80 9 82 0 65 % 20 0 15 0 0 β 2 = 0 04 17 M II = -2 7, 71 5 0 08 5 0 95 6 6 91 0 46 % 10 114 100 7 85 0 52 % 20 0 10 0 0 α 1 = 0 02 29 M 1 = 3, 47 5 0 02 4 0 98 8 1 56 0 16 % 6 181 90 3 14 0 31 % 26 0 94 0 α 2 = 0 01 90 M 2 = 2, 87 8 0 02 2 0 98 9 1 38 0 15 % 6 205 90 3 14 0 33 % 20 0 10 0 0 β 1 = 0 05 58 M I = -8 ,4 73 0 05 8 0 97 0 3 88 0 39 % 8 129 100 5 03 0 50 % 20 0 10 0 0 β 2 = 0 03 98 M II = -6 ,0 38 0 04 2 0 97 9 2 74 0 27 % 8 183 100 5 03 0 50 % 20 0 15 0 0 α 1 = 0 02 69 M 1 = 17 ,5 53 0 05 4 0 97 2 5 35 0 36 % 8 94 90 5 59 0 37 % 30 0 14 0 0 α 2 = 0 02 69 M 2 = 17 ,5 53 0 06 2 0 96 8 5 76 0 41 % 8 87 90 5 59 0 40 % 20 0 15 0 0 β 1 = 0 06 25 M I = -4 0, 78 4 0 12 5 0 93 3 10 4 1 0 69 % 10 75 70 11 2 2 0 75 % 20 0 15 0 0 β 2 = 0 06 25 M II = -4 0, 78 4 0 12 5 0 93 3 10 4 1 0 69 % 10 75 70 11 2 2 0 75 % 20 0 15 0 0 α 1 = 0 02 26 M 1 = 14 ,7 47 0 04 5 0 97 7 4 47 0 30 % 8 112 90 5 59 0 37 % 30 0 14 0 0 α 2 = 0 01 98 M 2 = 12 ,9 20 0 04 5 0 97 7 4 20 0 30 % 8 120 90 5 59 0 40 % 20 0 15 0 0 β 1 = 0 05 56 M I = -3 6, 28 1 0 11 1 0 94 1 9 18 0 61 % 10 86 80 9 82 0 65 % 20 0 15 0 0 β 2 = 0 04 17 M II = -2 7, 21 1 0 08 3 0 95 6 6 77 0 45 % 10 116 100 7 85 0 52 % ζ α m
Tí nh th ép Tả i t rọ ng C họ n th ép
C ốt th ộp ỉ ≤ C ốt th ộp ỉ > 4, 08 0
C ấp b ền B T : C hi ều d ày
Bảng 2.6: Bảng tính thép sàn tầng 2 bản loại dầm
4 R b = 1 4 5 8 1 R s =R sc = 225 ξ R = 0 61 8 α R = 0 42 7 m m in = 8 2 R s =R sc = 280 ξ R = 0 59 5 α R = 0 41 8 l 1 l 2 g p h a h 0 A s TT H lư ợn g ỉ a TT a BT A s CH H lư ợn g (m ) (m ) (N /m 2 ) (N /m 2 ) (m m ) (m m ) (m m ) (c m 2 /m ) m TT (% ) (m m ) (m m ) (m m ) (c m 2 /m ) m BT (% ) 20 0 10 0 0 M nh = 9/ 12 8 q L = 8, 39 3 0 05 8 0 97 0 3 85 0 38 % 8 131 120 4 19 0 42 % 20 0 10 0 0 M g = -1 /8 q L = -1 4, 92 2 0 10 3 0 94 6 5 64 0 56 % 10 139 120 6 54 0 65 % 20 0 10 0 0 M nh = 1/ 24 q L = 887 0 00 6 0 99 7 1 00 0 10 % 6 283 200 1 41 0 14 % 20 0 10 0 0 M g = -1 /1 2 q L = -1 ,7 75 0 01 2 0 99 4 1 00 0 10 % 6 283 200 1 41 0 14 % 20 0 10 0 0 M nh = 1/ 24 q L = 5, 16 4 0 03 6 0 98 2 1 88 0 19 % 10 418 200 3 93 0 39 % 20 0 10 0 0 M g = -1 /1 2 q L = -1 0, 32 7 0 07 1 0 96 3 3 83 0 38 % 10 205 200 3 93 0 39 % 20 0 10 0 0 M nh = 1/ 24 q L = 2, 22 1 0 01 5 0 99 2 1 00 0 10 % 6 283 200 1 41 0 14 % 20 0 10 0 0 M g = -1 /1 2 q L = -4 ,4 43 0 03 1 0 98 4 2 01 0 20 % 8 251 200 2 51 0 25 % 20 0 10 0 0 M nh = 1/ 24 q L = 2, 22 1 0 01 5 0 99 2 1 00 0 10 % 6 283 200 1 41 0 14 % 20 0 10 0 0 M g = -1 /1 2 q L = -4 ,4 43 0 03 1 0 98 4 2 01 0 20 % 8 251 200 2 51 0 25 %
0 10 % C ốt th ộp ỉ ≤ C ốt th ộp ỉ > Tớ nh th ộp K ớc h th ước S2 c 1 58 ζ Sơ đồ s àn α m 3, 60 0 4, 93 0 3, 60 0 120 2 94 4 65
C họ n th ép M om en t 2 39 b 3 35 8 00 7, 03 7
C ấp b ền B T : C hi ều d ày Tả i t rọ ng (N m /m ) S1 Ô sà n 3, 60 0 120 3 20 S7 c 2 50 8 00 4, 93 0
TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TẦNG 2 TRỤC 5
Mặt bằng cầu thang
Hình 3.1: Mặt bằng cầu thang tầng 2 trục 5
Cầu thang công trình thuộc dạng cầu thang 2 vế, mỗi vế 10 bậc có kích thước b% cm, h cm
Chọn chiều dày bản thang hs = 80(mm)
Góc nghiêng của cầu thang tg α= = = 0,6 α= 33 o 6’ cosα=0,83
- Bê tông B25 có : Rb = 14,5(MPa) = 145 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≤8: dựng thộp CI cú: Rs= Rsc= 225(MPa) = 2250 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≥10: dựng thộp CIII cú: Rs= Rsc6,5(MPa) = 3650 (daN/cm 2 )
Sơ đồ tính
- Bản thang làm việc theo sơ dầm đơn giản liên kết gối ở 2 đầu, một đầu gối lên dầm chiếu tới (DCT) và 1 đầu gối lên dầm chiếu nghỉ (DCN)
- Dầm chiếu nghỉ 1 (DCN) có sơ đồ tính là 1 dầm đơn giản, một đầu gối lên cột khung và một đầu gối lên tường
Tính toán cốt thép
3.3.1.Xác định nội lực và tính toán cốt thép bản thang
- Lớp đá granite dày 20mm
- Lớp vữa lót dày 20mm
- Lớp vữa liên kết dày 20mm
- Lớp vữa trát dày 15mm
Hình 3.2: Cấu tạo các lớp vật liệu cầu thang
+ Lớp đá granite dày 20mm:
= + Lớp vữa lót dày 20mm:
= + Lớp vữa liên kêt dày 20mm: g 4 = n 4 4 = 1, 3.1600.0, 02 = 41, 6 daN m ( 2 )
+ Bản BTCT dày 140mm: g 5 = n 5 5 = 1,1.2500.0,14 = 385 daN m ( 2 )
+ Lớp vữa trát dày 15mm: g 6 = n 6 6 = 1, 3.1600.0, 015 = 31, 2 daN m ( 2 )
+ Tổng tĩnh tải theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 bản thang: g tt bt =( g 1 + g 2 + g 3 + g 4 + g 5 + g 6 ) / cos( ) f9,5 daN m( 2 )
Tải trọng bản chiếu nghỉ:
-Lát gạch granite dày 10mm
-Vữa xi măng lót dày 20mm
-Vữa trát trần dày 15mm
Hình 3.3 Cấu tạo bản chiếu nghỉ Bảng 3.1: Tải trọng tác dụng lên sàn chiếu nghỉ
Tr.lượng riêng gtc Hệ số n gtt
Lấy hoạt tải tiêu chuẩn theo TCVN 2737-1995 cho cầu thang là p tc = 300 (daN/m 2 )
Vậy hoạt tải tính toán: p tt = n.p tc = 1,2x300 = 360 (daN/m 2 )
+ Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1m 2 bản thang theo phương thẳng đứng:
669, 5 360 1029, 5 daN m tt tt tt bt bt bt q = g + p = + =
+ Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1m 2 bản chiếu nghỉ theo phương thẳng đứng q o = q bt tt cos = 482 360 + = 842 daN m ( 2 )
Hình 3.3: Sơ đồ chất tải
Hình 3.4: Biểu đồ momen (DaN.m)
Hình 3.5: Phản lực gối tựa (DaN)
- Tính toán cốt thép cho bản thang:
M#92,03 (daN.m) + Bản thang chịu lực một phương, Cắt 1m theo phương chịu lực để tính toán theo cấu kiện chịu uốn, đặt cốt đơn Tiết diện hình chữ nhật, b x h = 1m x hb
+ Chọn a = 1,5 + 0,5 = 2,0cm (Giả định chọn thép 10) → ho = 14 – 2,0 = 12,0 cm
Diện tích thép yêu cầu:
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép: m min m m max
+ Vậy m m in =0,1% m =0, 52% m m a x =2, 4%, Cấu kiện bố trí thép thỏa mãn điều kiện hàm lượng
+ Tại gối momen bằng 0, nhưng theo thực tế khi sử dụng tại gối vẫn xuất hiện chuyển vị nên đặt cốt thép tại gối theo cấu tao
+ Thép cấu tạo lấy: 10a200= 3,92cm 2
+ Tính toán độ bền của tiết diện hình chữ nhật có: bxh = 100x14(cm)
+ Chiều cao vùng chịu nén: = = =
12 R o x h , Thỏa mãn điều kiện hạn chế
+ Khả năng chịu lực tính theo công thức:
+ Vậy khả năng chịu tải tại gối gần bằng 50% so với momen tại nhịp, thép cấu tạo thỏa mãn yêu cầu
+ Cốt thép bản thang theo phương ngang đặt theo cấu tạo 8a200
3.3.2.Xác định nội lực và tính toán cốt thép dầm chiếu nghỉ (DCN)
- Sơ bộ lựa chọn tiết diện như sau : = = ( )
Tải trọng tác động lên dầm chiếu nghỉ bao gồm phản lực từ bản thang, tải trọng từ tường xây trên dầm và tải trọng tự thân của dầm chiếu nghỉ.
+ Tải trọng do bản thang truyền vào (Bằng phản lực của bản thang) q1 = 1977,33(daN/m)
+ Tải trọng tường xây trên dầm chiếu nghỉ
+ Tải trọng bản thân dầm :q3= 0, 2 0, 3 1,1 2500 5(d a N /m)
+ Tổng tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: q = q1 + q2 + q3 = 1977,33 + 605+165 = 2747,33(daN/m)
Hình 3.6: Sơ đồ chất tải (daN)
Hình 3.7: Biểu đồ momen (daN.m)
Hình 3.8: Biểu đồ lực cắt (daN)
Tính thép nhịp: M nh = 5019,35(daN.m)
=> Diện tích cốt thép tính toán:
+ Hàm lượng cốt thép: m min mm max
+ Vậy m m in =0,1% m =1,1% m m a x = 2, 4%, Cấu kiện thỏa mãn điều kiện hàm lượng cốt thép
+ Hàm lượng cốt thép m min mm max
+ Vậym m in =0,1% m =0, 74% m m a x =2, 4%, Cấu kiện thỏa mãn điều kiện hàm lượng cốt thép
+ Lực cắt lớn nhất: Qmax = 5283,52(daN)
+ Xét: b3(1 + f + n)Rbtbho = 0.6 x (1 + 0 + 0) x 20 x 27x 10,5 = 4662(daN) + Vậy Qmax = 5283,52(daN)> b3(1 + f + n)Rbtbho = 4662(daN), Bê tông không đảm bảo điều kiện chịu cắt, cốt đai tính toán chịu cắt Chọn đai 6, đai 2 nhánh có AW
• Xác định bước cốt đai:
Do tải trọng được phân bố đều và chiều cao h từ 300mm đến 450mm, bước cốt đai cấu tạo ở đoạn 1/4L gần gối tựa được xác định là sct = min(h/2; 150mm) = 150mm Vì vậy, bước cốt đai s sẽ là min(st, smax, sct) = 150mm.
• Trên đoạn giữa nhịp dầm chọn khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: sct = min(3h/4; 500mm) = 300mm
• Chọn khoảng cách cốt đai s = 150(mm) w sw sw
• Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: φ γ 2 2 w b b 2 b b t 0 sw
TÍNH TOÁN DẦM DỌC D1 TRỤC B
Số liệu tính toán
- Bê tông B25 có : Rb = 14,5(MPa) = 145 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≤8: dựng thộp CI cú: Rs= Rsc= 225(MPa) = 2250 (daN/cm 2 )
- Cốt thộp ỉ≥10: dựng thộp CII cú: Rs= Rsc((MPa) = 2800 (daN/cm 2 )
- Tra bảng ta được hệ số: αR = 0.421; ξR = 0.604
4.1.2 Vị trí dầm tính toán
- Tính toán dầm dọc D1 (trục B)
Hình 4.1: Vị trí dầm dọc D1
Tính dầm dọc D1
- Dầm D1 có sơ đồ tính là dầm liên tục 4 nhịp:
- Sơ bộ chọn kích thước dầm:
- Trong đó l là nhịp của dầm đang xét: l= ldmax= 8,0 m
12 20 12 20 h d = l = = mm Chọn hd = 650mm b d =( 0.3 0.5 ) h d =( 0.3 0.5 )650 195 325(= mm) Chọn bd = 250mm
*Trọng lượng bản thân dầm:
- Gồm có trọng lượng bê tông và lớp vữa trát
+ Trọng lượng phần vữa trát:
+ Vậy trọng lượng bản thân dầm:
* Trọng lượng do sàn truyền vào:
2 l l mà tải trọng truyền từ sàn vào dầm có dạng hình thang, hình tam giác hoặc phân bố đều
+ Đối với bản loại dầm:
+ Đối với bản kê bốn cạnh:
2 l l 2 tải trọng dạng hình thang, tam giác
Trong đó: l1: chiều dài cạnh ngắn của ô sàn l2: chiều dài cạnh dài của ô sàn gs: tải trọng tác dụng lên ô sàn
- Sơ đồ truyền tải trọng:
Hình 4.3: Sơ đồ truyền tải trọng từ sàn vào dầm D1
- Xác định tĩnh tải các ô sàn truyền lên dầm D1:
Bảng 4.1: Tĩnh tải của các ô sàn truyền lên dầm D1 Ô
Kích thước Hình dạng gs gs.l1/2
(kg/m) β=l1/2l2 Tải trọng quy đổi qsd4 l1(m) l2(m) (daN/m2) (daN/m) (daN/m)
Nhận xét: tĩnh tải ô sàn S6 và S7 bằng nhau, S8 và S9 bằng nhau
* Trọng lượng do tường, cửa
Tường là kết cấu bao che chịu tải trọng bản thân và truyền tải trọng vào dầm Khi xem xét dầm, tải trọng tác dụng cần tính toán bao gồm toàn bộ trọng lượng của tường và cửa.
- Tường 220 xây gạch ống câu gạch thẻ cao đến trần (ht = 3,6 - hd = 3,0m)
- Chiều dày gạch 200 có trọng lượng riêng g = 1500 daN/m 3 Chiều dày vữa trát 1cm, trát 2 mặt có trọng lượng riêng tr 00 daN/m 3
Trọng lượng tường ngăn trên dầm được qui đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm
- Công thức qui đổi tải trọng tường trên dầm về tải trọng phân bố trên dầm : g tt .( ) . t t c g g vt vt vt vt c c c d n S S n S n S l
(daN/m) Trọng lượng tính toán của 1m 2 tường 220 là:
220 2 1,1 1500 0, 22 2 1, 2 1600 0,01 401, 4 tt t t t t tr tr tr g = + n n = + (daN/m 2 )
Tải trọng tác dụng lên dầm:
=> Tĩnh tải phân bố quy đổi vảo dầm D1 ở các nhịp: q = 334,6+616,25+2142,7+7831,4/8= 4072,0 (daN/m)
* Hoạt tải phân bố đều lên dầm:
Bảng 4.2: Hoạt tải của các ô sàn truyền lên dầm D1 Ô
Kích thước Hình dạng gs gs.l1/2
(kg/m) β=l1/2l2 Tải trọng quy đổi qsd4 l1(m) l2(m) (daN/m2) (daN/m) (daN/m)
4.2.4 Xác định nội lực trong dầm
- Xác định nội lực trong dầm bằng phần mềm Sap2000 a Sơ đồ tĩnh tải và các trường hợp hoạt tải:
Hình 4.4: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm D1.
4.2.5 Xác định nội lực của dầm D1
- Xác định nội lực của dầm D1bằng phần mềm Sap2000 a Biểu đồ momen: M (kN.m)
Hình 4.5: Biểu đồ moment cho các trường hợp tải trọng của dầm D1 b Biểu đồ lực cắt: Q (kN)
Hình 4.6: Biểu đồ lực cắt cho các trường hợp tải trọng của dầm D1
- Sau khi tính toán và xác định nội lực trong dầm, tiến hành tổ hợp nội lực dầm theo các tổ hợp sau: max min max min
- Từ các giá trị tổ hợp Mmax,Mmin ta tính toán cốt thép chịu moment dương và cốt thép chịu momen âm cho dầm
Để tính toán cốt dọc, cần chọn cặp nội lực Mmax và Mmin Trong trường hợp dầm đúc liền khối với bản, một phần của bản sẽ được xem như cánh của tiết diện chữ T tham gia chịu lực Việc tính toán có thể bao gồm hoặc không bao gồm cánh, tùy thuộc vào giá trị của mômen là dương hay âm.
* Với tiết diện chịu mômen âm:
- Cánh nằm trên vùng kéo nên bỏ qua
- Chiều cao làm việc, giả thiết lớp bảo vệ a = 3cm h0 = h - a = 65 - 3 = 62 cm
- Tính cốt thép dầm theo các bước :
+ m > 0.5 Tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông
+ R 0,1.hd= 0.1×65= 6.5 cm
Do đó độ vươn của sải cánh Sc lấy bé hơn các giá trị sau:
+ 1/2 khoảng cách thông thủy giữa 2 dầm dọc = 4m
Chọn Sc = 1,3 b’f = b + 2Sc= 0,25 + 1,3= 1,55 m Để xác định trục trung hòa đi qua cách hay đi qua sườn ta tính Mf :
Giả thiết a = 3cm hoe - 3= 62 cm
Vậy trục trung hoà không qua cánh, tính toán như tiết diện chữ nhật bx h
Tính toán kết quả thép dọc dầm thể hiện ở phụ lục tính toán
* Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Đoạn gần gối tựa: h ≤ 450 thì sct = min(h/2, 150) h > 450 thì sct = min(h/3, 300) Đoạn giữa nhịp: h ≤ 300 thì sct = min(h/2, 150) h > 300 thì sct = min(3/4h, 500)
* Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở bụng dầm: Điều kiện: Q max 0,3. w 1 b 1 R b h b o
Diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai trong một mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện được ký hiệu là Asw Chiều rộng của tiết diện chữ nhật được biểu thị bằng b, trong khi chiều rộng sườn của tiết diện chữ T là b Khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện được ký hiệu là s Hệ số φb1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, và hệ số φω1 xem xét ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện.
Nếu không thỏa mãn thì tăng cấp bền của bê tông (để tăng Rb)
Nếu thỏa mãn điều kiện trên thì kiểm tra tiếp các điều kiện khác
* Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Nếu Q max Q b min = b 3 (1+ f + n ) .R b h bt o =0,6.(1+ f + n ) .R b h bt o thì không cần tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo như trên
= : nếu N là lực nén, max( 0,2 ; 0,8) n bt o
Hệ số φn phản ánh ảnh hưởng của lực dọc trục, trong khi hệ số φf xem xét tác động của cánh tiết diện chữ T và chữ I khi cánh nằm trong vùng nén.
* Kiểm tra cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt: Điều kiện:
Cần kiểm tra điều kiện trên với nhiều tiết diện nghiêng c khác nhau, đảm bảo không vượt quá khoảng cách từ gối tựa đến vị trí Mmax và không vượt quá 2.
Trong thiết kế, giá trị qsw (lực cắt cốt đai trên một đơn vị chiều dài) được tính toán lại để xác định khoảng cách cốt đai cần thiết Sau đó, khoảng cách này sẽ được kiểm tra với khoảng cách s đã chọn để đảm bảo tính hợp lệ.
= + với g : là tĩnh tải phân bố đều p: là hoạt tải phân bố đều
Tính qsw tùy trường hợp:
Sau khi tính được qsw từ 1 trong 3 trường hợp trên, để tránh xảy ra phá hoại dòn, nếu min 3(1 ) 0,6(1 ) .
Xác định lại khoảng cách cốt đai: tt sw sw sw s R A
Kiểm tra s đã chọn với stt, nếu s ≤ stt thì thỏa mãn, nếu không thoã thì cần chọn lại s và kiểm tra lại
* Kiểm tra điều kiện không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng đi qua giữa 2 thanh cốt đai (khe nứt nghiêng không cắt qua cốt đai) Điều kiện:
Khi không yêu cầu tiết kiệm cốt thép đai giữa nhịp, việc tính toán cốt đai dựa vào điều kiện cấu tạo và giá trị stt tại gối Cần chọn cốt đai sao cho đáp ứng yêu cầu chịu lực, với khoảng cách đặt cốt đai tại nhịp không được lớn hơn giá trị stt.
Các dầm chịu cả tải trọng phân bố và tải trọng tập trung, khiến cho việc tính toán trở nên phức tạp Đặc biệt, vị trí của lực tập trung thường nằm giữa nhịp dầm, ngoại trừ dầm conson có lực tập trung tại gối tự do Do đó, có thể áp dụng phương pháp tính toán gần đúng bằng cách xem xét tải trọng phân bố, sử dụng biểu đồ bao lực cắt để xác định cốt đai cho dầm.
Kết quả tính toán cốt đai được thể hiện ở phụ lục tính toán.
Tính dầm D1 theo phương pháp H.CROSS
4.3.1 Xác định nội lực dầm D1
4.3.1.1 Xác định độ cứng đơn vị của các thanh:
- Đối với phần tử có 1 đầu khớp R=3.EJ/4.l
- Đối với phần tử có 2 đầu ngàm R=EJ/l
Nhịp Loại PT Ch dài Tiết diện J E Đ cứng l b h R
4.3.1.2 Xác định hệ số phân phối momen
- Đối với phần tử có 1 đầu khớp =0
- Đối với phần tử có 2 đầu ngàm =0,5
4.3.1.4 Xác định momen nút cứng:
Trong hệ thống, các nút được xem như liên kết ngàm (nút cứng), và khi có tải trọng tác dụng, chúng ta có thể xác định các momen đầu thanh Theo quy tắc của phương pháp Cross, momen gây ra sự xoay theo chiều kim đồng hồ sẽ có dấu dương, trong khi momen xoay ngược lại sẽ có dấu âm.
Nhịp Loại PT Ch dài Đ cứng l b h R q M tr M ph M tr M ph
(m) (m) (m) (kN.m) (kN/m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m)
Nhịp Loại PT Ch dài Đ cứng l b h R q M tr M ph M tr M ph
(m) (m) (m) (kN.m) (kN/m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m)
Tiết diện Hoạt tải Moment nút cứng
Ta lần lượt tháo chốt tại các nút, tiến hành xác định momen phân phối và momen truyền
Bảng 4.3:Bảng phân phối momen Cross trường hợp tĩnh tải
Bảng 4.4: Bảng phân phối momen Cross trường hợp hoạt tải 1
Bảng 4.5: Bảng phân phối momen Cross trường hợp hoạt tải 2
Bảng 4.6: Bảng phân phối momen Cross trường hợp hoạt tải 3
Bảng 4.7: Bảng phân phối momen Cross trường hợp hoạt tải 4
- Sau khi tính toán và xác định nội lực trong dầm, tiến hành tổ hợp nội lực dầm theo các tổ hợp sau: max min max min
Bảng 4.8: Bảng tổ hợp momen dầm D1
TT HT1 HT2 HT3 HT4 M min
Trường hợp tải trọng Tiết diện
- Từ các giá trị tổ hợp Mmax,Mmin ta tính toán cốt thép chịu moment dương và cốt thép
Bảng 4.9: Bảng tổ hợp lực cắt dầm D1
TT HT1 HT2 HT3 HT4 Q min
Trường hợp tải trọng Phần tử
- Từ giá trị tổ hợp Qmax,Mmin ta tính toán thép đai chịu lực cắt
Bảng 4.10: Bảng tính thép dọc dầm D1
M ttoán b h a h o A s TT μ TT A s ch μ BT
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (%) (cm 2 ) (%)
Bảng 4.11: Bảng tính thép đai dầm D1
(m) (kN) (kN) g p q 1 b h a h o h f (kN) (kN) (kN) (N/mm) (mm) (mm) (mm) (m)
2 s tt s max s ct q sw Đ.kiện h.chế
Q b.o Q Đ.kiện t.toán Đai dự kiến
TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 3
Số liệu thiết kế
- Bê tông cấp độ bền B25 : Rb= 14.510 3 (kN/m 2 ) ; Rbt= 1,0510 3 (kN/m 2 )
➔ Φ≤ 8 dùng thép CI: Rs= Rsc= 22510 3 (kN/m 2 ) ; Rsw= 17510 3 (kN/m 2 )
➔ Φ≥ 10 dùng thép CII có: Rs= Rsc= 28010 3 (kN/m 2 ); Rsw= 22510 3 (kN/m 2 )
* Các số liệu lấy theo tiêu chuẩn Bê tông cốt thép TCVN 5574-2012.
Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực và phương pháp tính toán
5.2.1 Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực
Dựa trên ưu điểm và nhược điểm của các loại kết cấu chịu lực như khung, vách, khung vách, lõi, khung lõi và hộp, cùng với đặc điểm của công trình 10 tầng nổi (dưới 20 tầng), chúng tôi quyết định chọn hệ kết cấu khung chịu lực Lựa chọn này giúp tạo ra không gian lớn và linh hoạt, phù hợp cho các công trình công cộng với sơ đồ làm việc rõ ràng.
5.2.2 Phương pháp tính toán hệ kết cấu
5.2.2.1.Tải trọng a.Tải trọng thẳng đứng
- Trọng lượng bản thân kết cấu và các loại hoạt tải tác dụng lên sàn, lên mái
Tải trọng tác dụng lên sàn, bao gồm cả tải trọng từ các tường ngăn dày 100mm, thiết bị, tường nhà vệ sinh và thiết bị vệ sinh, đều được quy về tải trọng phân bố đều trên toàn bộ diện tích của ô sàn.
- Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường trên dầm (dày 100, 200): phân bố đều trên dầm b.Tải trọng ngang
- Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995
- Do chiều cao công trình tính từ mặt móng đến mái < 40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta không tính thành phần động của tải trọng gió
5.2.2.2 Nội lực và chuyển vị Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng phần mềm tính kết cấu Etabs Đây là một phần mềm tính kết cấu khá mạnh hiện nay và được ứng dụng khá rộng rãi trong việc tính toán kết cấu công trình
Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng
5.2.2.3 Tổ hợp và tính cốt thép
Sử dụng Microsoft Excel để lập bảng mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng tính toán đơn giản và nhanh chóng Chương trình này không chỉ dễ sử dụng mà còn thuận tiện trong việc kiểm tra độ chính xác của các kết quả tính toán.
Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện
5.3.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột
Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức: A0 b t
+ Rb: cường độ chịu nén của bêtông.Với bêtông có cấp độ bền chịu nén là B20 thì Rb = 14,5x10 2 (T/m 2 )
Hệ số kt được xác định là 1,2÷1,5, phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố như mômen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột Khi mômen và độ mảnh của cột lớn, kt sẽ dao động từ 1,3 đến 1,5, trong khi nếu mômen nhỏ, kt sẽ được lấy là 1,2 Điều này dựa trên phân tích và kinh nghiệm của người thiết kế.
+ N: lực nén được tính toán gần đúng như sau:
+ FS: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
+ ms: Số sàn phía trên tiết diện đang xét kể cả tầng mái
+ q : tải trọng tương đương tính trên 1 m 2 mặt sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế từ 1÷1.2 (T/m 2 ) Trong đồ án lấy q = 1.2 (T/m 2 ) cho toàn công trình
Bảng 5.1: Bảng tổng hợp tiết diện cột
Tầng Fs Tải trọng q N k A tính b h A chọn
Tầng Fs Tải trọng q N k A tính b H A chọn
5.3.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Chọn kích thước dầm căn cứ vào nhịp dầm
Chiều cao tiết diện dầm:
Chọn sơ bộ kích thước các dầm là:
Dầm ngang trục AB và trục CD: 350x700mm
Xác định tải trọng
+ Tải trọng tác dụng lên sàn:
Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn và tường cửa xây trên sàn
Hoạt tải sử dụng trên sàn
+ Tải trọng tác dụng lên dầm:
Tĩnh tải sàn truyền vào dầm
Trọng lượng bản thân dầm (chương trình tự tính) và lớp trát
Trọng lượng tường cửa xây trên dầm
Trọng lượng bản thân cột (chương trình tự tính)
Hoạt tải sử dụng sàn truyền vào dầm
- GIOT( gió tĩnh theo chiều dương trục X )
- GIOP( gió tĩnh theo hướng ngược chiều phương trục X)
5.4.1.1 Tải trọng phân bố tác dụng lên các ô sàn a Tĩnh tải sàn
* Trọng lượng các lớp sàn
Cấu tạo các lớp sàn: cấu tạo sàn thường thể hiện trong chương tính sàn điển hình, ở đây ta bổ sung thêm cấu tạo sàn tầng 1, sàn mái
Bảng 5.2: Bảng tính toán tải trọng các lớp cấu tạo sàn
Loại ô sàn Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày Trọng lượng riêng gtc n gtt
Các ô sàn Gạch Granite 400x400 10 22 0,22 1,1 0,242 hành lang Vữa XM mác 50 dày 20 20 16 0,32 1,3 0,416 sảnh, vệ Vữa trác mác 75 dày 15 15 16 0,24 1,3 0,312 sinh Trần thạch cao khung nhôm 0,3 1,1 0,33
Sàn mái Ba lớp sơn chống thấm 10 10 0,1 1,1 0,11
Lớp bê tông chống thấm dày 40mm 40 25 1 1,3 1,3
Lớp màng chống thấm dày 5mm 5 10 0,05 1,3 0,065
Trần thạch cao khung kẽm 0,3 1,1 0,33
Các ô sàn Vữa XM B3,5 dày 20 20 16 0,32 1,3 0,416 còn lại Vữa trác B5 dày 15 15 16 0,24 1,3 0,312
* Trọng lượng tường ngăn và tường bao che trong phạm vi ô sàn
Tường ngăn giữa các khu vực trên mặt bằng có độ dày 100mm, được xây bằng gạch rỗng với trọng lượng riêng = 1500 (daN/m³) Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn mà không có dầm đỡ, tải trọng sẽ được phân bố đều trên toàn bộ sàn Trọng lượng của tường ngăn trên dầm sẽ được chuyển đổi thành tải trọng phân bố tác động lên dầm.
Chiều cao tường được xác định: ht = H-hds
Trong đó: ht: chiều cao tường
H: chiều cao tầng nhà hds: chiều cao dầm hoặc sàn trên tường tương ứng
Công thức qui đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn : tt gt-s= t c t t t v v v c c c i
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường
Sc (m 2 ): diện tích cửa nt, nc, nv: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa trát.(nt= 1,1; nc= 1,3; n =1,3)
t = 0,1(m): chiều dày của mảng tường
t = 1500(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
v = 0,015(m): chiều dày của vữa trát
v = 1600(daN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát
c = 25(daN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa
Si(m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán
Ta có bảng tính tĩnh tải các ô sàn tầng điển hình:
Bảng 5.3: Tĩnh tải tường xây lên các ô sàn tầng 2 Ô
Kích thước Diện tích Kích thước tường St Sc g t tt − s
Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (daN/m 2 ) lấy theo TCVN 2737-1995
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.Mục 4.3.4 có nêu khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần được phép giảm như sau:
+ Đối với các phòng nêu ở mục 1,2,3,4,5 ( Bảng 3- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang TCVN 2737-1995 Mục 4.3.1) nhân với hệ số ψA1(khi A>A1=9m 2 )
A –Diện tích chịu tải tính bằng m 2
+ Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,10,12,14 ( Bảng 3- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang TCVN 2737-1995 Mục 4.3.1) nhân với hệ số ψA2(khi A>A26m 2 )
Bảng 5.4: Hoạt tải các ô sàn tầng điển hình Ô Sàn Loại Phòng
Hệ số giảm tải Ψ p tt
5.4.1.3 Tải trọng tác dụng lên dầm a Trọng lượng bản thân của dầm
Trọng lượng bản thân của dầm ta sử dụng chương trình ETABS nên máy sẽ tự tính
Trọng lượng lớp trát dầm: gtr = n ( v b + 2 h − 2 ) h b tr
Bảng 5.5: Bảng tính trọng lượng lớp vữa trát của dầm
Kích thước dầm Tiết diện
(cm) (cm) (cm) (KN/m3) (KN)
D3 250x400 25 40 1,5 16 1,3 0,22 b Tải trọng truyền từ tường vào dầm
Tường ngăn xây bằng gạch rỗng có g = 15 (kN/m 3 ), mỗi bức tường cộng thêm 2 cm vữa trát (2 bên) : có vt kN/m 3
Chiều cao tường được xác định: ht = H-hd
Trong đó: ht: chiều cao tường,
H: chiều cao tầng nhà hd: chiều cao dầm trên tường
Trọng lượng tường ngăn trên dầm được qui đổi thành tải trọng phân bố truyền vào dầm g tt = t ( t c ) g g vt vt vt vt c c c d n S S n S n S l
Diện tích vữa trát (Svt) được tính bằng công thức Svt = (St – Sc - Sk) Hệ số độ tin cậy cho tường được xác định là nt = 1.1, trong khi hệ số độ tin cậy cho cửa và vữa trát là nc = nvt = 1.3.
Chiều dày của mảng tường, bề dày tường, hoặc các giá trị 0 tùy thuộc vào vị trí của tường Để đơn giản hóa quá trình tính toán và đảm bảo an toàn, chỉ cần xác định diện tích tường và coi phần diện tích cửa như là tường để tính toán tải trọng.
vt : bề dày lớp vữa trát vt = 15mm
t = 15 (kN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
c = 0.15(kN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa, kính ld : chiều dài dầm
Với dầm có vách ngăn là kính bên trên: g tt = k k k d n S l
Đối với tường có lỗ cửa, toàn bộ tải trọng sẽ được truyền lên dầm theo công thức đã trình bày trước đó Đối với tường đặc, một phần tải trọng được phân bố đều lên dầm, trong khi phần còn lại tạo thành lực tập trung tác động lên cột Tất cả tải trọng này sẽ được quy về phân bố đều trên dầm, và các bảng tính chi tiết sẽ được cung cấp ở trang sau.
Bảng 5.6: Tải trọng tường phân bố trên dầm
Tầng Dầm trục Tên nhịp Lnhip KTdầm KTtường Stường Scửa q tt d
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
W tc = W0.K.C (kN/m 2 ) Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
+Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng Công trình xây dựng trên TP Thái Nguyên, thuộc vùng I.A có Wo= 0,55 (kN/m 2 )
+C: hệ số khí động, xác định bằng cách tra bảng 6: C= +0.8 (Phía đón gió);
+K: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao
+n: hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2
* Quan điểm truyền tải trọng gió tĩnh: ta quy tải trọng gió về lực tập trung tại tâm hình học của công trình
Pj= WjxSj (tải trọng tiêu chuẩn quy về tâm hình học công trình )
B: chiều rộng đón gió của mặt đang xét (m)
Hj, Hj+1: lần lượt chiều cao tầng đang xét và tầng liền kề (m)
Bảng 5.7: Bảng tính tải trọng gió tiêu chuẩn
Các tầng Cốt cao độ
(+) h tầng (m) Hệ số k Gió đẩy
Giã hót (KN/m) Giã X (KN) Giã Y
Tính toán nội lực
Sau khi tính toán tải trong ta tiến hành tính toán nội lực cho khung Sử dụng phần mềm ETABS để tính toán nội lực
Kết quả nội lực (xem chung trong bảng phụ lục tổ hợp nội lực)
Hình 5.3: Biểu đồ momen trương hợp tĩnh tải
Hình 5.4: Biểu đồ momen trương hợp hoạt tải 1
Hình 5.5: Biểu đồ momen trương hợp hoạt tải 2
Hình 5.6: Biểu đồ momen trương hợp gió trái
Hình 5.7: Biểu đồ momen trương hợp gió phải
Tính toán cốt thép dầm khung
- Bê tông cấp độ bền B25 : Rb= 14,510 3 (kN/m 2 ) ; Rbt= 1,0510 3 (kN/m 2 )
- Cốt thép : Cốt thép ≤ 8 dùng thép CI có: Rs= Rsc= 22510 3 (kN/m 2 )
Cốt thép ≥ 10 dùng thép CII có: Rs= Rsc= 28010 3 (kN/m 2 )
* Tính cốt dọc chịu mômen âm
- Bản cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua sự làm việc của cánh Tính với tiết diện chữ nhật bxh
- Giả thiết a =5 cm → Chiều cao làm việc h0 = h - a
+ Nếu m > 0.5 tăng kích thước tiết diện (bxh), hoặc tăng cấp bền bêtông
+ Nếu R < m ≤ 0.5 cần tính cốt kép hoặc tăng kích thước tiết diện(bxh), hoặc tăng cấp độ bền bêtông
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép : m min % S 100 0 0 max
* Với tiết diện chịu mômen dương
- Cánh nằm trong vùng nén nên tham gia chịu lực với sườn
- Xác định độ vươn của bản cánh: Sf
- Sf không được lớn hơn 1/6 nhịp dầm và giá trị bf không lớn hơn:
+ ẵ khoảng cỏch thụng thủy của dầm
-Dựa vào các điều kiện trên ta chọn
- Chiều rộng cánh đưa vào trong tính toán : bf’ = b + 2.Sf = 1600 (mm)
- Xác định vị trí trục trung hoà : Tính:Mf = Rb.b ’ f.h ’ f.(h0-0,5.h ’ f)
Mômen dương lớn nhất xuất hiện trong bảng tổ hợp khi Mmax nhỏ hơn Mf, cho thấy trục trung hòa đi qua cánh Các tính toán được thực hiện tương tự như đối với tiết diện hình chữ nhật bf ’xh.
Mmax > Mf → Trục trung hoà đi qua sườn Tính toán tương tự như tiết diện hình chữ T dưới đây:
Từ αm tra bảng hoặc tính ra được và xác định được As theo công thức:
5.6.2 Tính toán dầm tầng 2 trục A-B ( STORY2-B23)
* Tính cốt dọc chịu mômen âm
- Bản cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua sự làm việc của cánh Tính với tiết diện chữ nhật bxh
- Giả thiết a =4 cm → Chiều cao làm việc h0 = h – ap-4f (cm)
= = = = = = - Kiểm tra hàm lượng cốt thép : m min =0,1% m % = 35 66 20,61 x 100 0 0 = 0,97%
* Tính cốt dọc chịu mômen dương
Chiều rộng cánh tính toán: bf= 1.6 (m)
M#7,93 (kN.m) < Mf = 920 (kN.m) nên tính toán như tiết diện chữ nhật, kích thước b’fxh Dựa vào công thức đã có ở trên ta tính được: αm= 237,93/(14,5x10 3 x1,6x0,66 2 )= 0,03
= = = = = = - Kiểm tra hàm lượng cốt thép : m min =0,1% m % = 35 66 13,07 x 100 0 0 = 0,77%
* Các dầm khác tính toán tương tự
5.6.3 Hướng dẫn tính toán cốt đai trong dầm:
5.6.3.1 Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính ở bụng dầm
Trong đó: w 1: hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, được xác định theo công thức: w 1 =1+5m w 1,3 Ở đây: s b
b: chiều rộng của tiết diện chữ nhật, chiều rộng sườn của tiết diện chữ T s: khoảng cách của các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện
b 1: hệ số kể đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau b 1 = −1 .R b
= 0,01 đối với bêtông nặng và bêtông hạt nhỏ
= 0,02 đối với bê tông nhẹ
Nếu điều kiện không được thoả mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền của bêtông
5.6.3.2 Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
* Điều kiện kiểm tra: Qmax ≤ Qb+Qsw
+ Qsw= qsw.C0: lực cắt lớn nhất có thể xảy ra trong cốt đai
: lực cắt lớn nhất có thể xảy ra trong bê tông
f : hệ số kể đến ảnh hưởng cánh tiết diện chữ T hoặc chữ I khi cánh nằm trong vùng nén Đối với tiết diện hình chữ nhật f =0
n : hệ số kể đến ảnh hưởng của lực dọc trục n =0
Trong mọi trường hợp 1+ f + n 1,5 Đối với bê tông nặng thì φb2= 2, φb4= 1,5
* Yêu cầu cấu tạo của cốt đai:
+ Đoạn gần gối tựa (1/4): Khi h > 450 thì sct = min (h/3, 500)
+ Đoạn giữa nhịp (1/2) :Khi h > 300 thì sct = min (3h/4, 500)
5.6.4 Tính toán cốt đai: dầm tầng 2 trục A-B ( STORY2-B23)
* Sử dụng giá trị lực cắt lớn nhất trên dầm trục 1-2 để tính thép đai: Qmax 240,17 (kN)
* Sơ bộ ta chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo : chọn cốt đai Φ8 với khoảng cách :
- Đoạn gần gối tựa: hp0≥450 → sct≤min(500;h/3) 0(mm)
- Đoạn giữa nhịp (l/2 giữa nhịp): hp0≥300 → sct≤min(500;3h/4)P0(mm)
* Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính ở bụng dầm:
Hệ số 𝜑w1 phản ánh ảnh hưởng của thép đai vuông góc với trục dọc của cấu kiện, được tính theo công thức 𝜑w1 = 1 + 5∝μw (không vượt quá 1.3) Trong đó, μw được xác định bằng công thức μw = Asw/b.s = 100,53/(350.700) = 0,559 x 10^-3, thể hiện hàm lượng cốt đai.
➔ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính ở b ản bụng dầm
* Kiểm tra lại khả năng chịu lực của cấu kiện khi đặt cốt đai như trên: Điều kiện kiểm tra: Qmax ≤ Qb+Qsw (*) qsw= w 175 10 100,53 10 3 -6
Chọn qsw= 102,65 (kN) ứng với s 0 (mm)
• 𝜑n=0 vì lực dọc trong dầm bé
Kiểm tra: Qb3,4(kN) > b 3 (1 + n + f ) R b bt h 0
➔ Thay (1) và (2) vào (*): 240,17 (kN) ≤ 169,34+11,.4= 282.74 (kN)
Vậy ta chọn đai: Φ8s150 cho đoạn gần gối Φ8s200 cho đoạn giữa nhịp.
Tính toán thép dọc cột khung
+ Bê tông cấp độ bền B25 : Rb= 14,510 3 (kN/m 2 ) ; Rbt= 1,0510 3 (kN/m 2 ) + Cốt thép : Cốt thép ≤ 8 dùng thép CI có: Rs= Rsc= 22510 3 (kN/m 2 )
Cốt thép ≥ 10 dùng thép CII có:Rs= Rsc= 28010 3 (kN/m 2 )
5.7.2.Tính toán cốt thép dọc a Tính độ lệch tâm ban đầu :
Với kết cấu siêu tĩnh e0 = max(e1,ea)
- Độ lệch tâm ban đầu e1:
- Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea do các yếu tố không được kể đến trong tính toán gây ra Lấy ea không nhỏ hơn các trị số sau:
1 chiều dài cấu kiện bằng l x 0 , 7 xH
1 chiều cao của tiết diện b Tính hệ số uốn dọc :
- Khi 0 8 h l bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc và lấy = 1
- Khi 0 8 h l xétđến ảnh hưởng của uốn dọc và tính theo công thức:
+ Trong đó : Ncr là lực dọc tới hạn và được tính toán theo công thức thực nghiệm:
:hệ số kể đến độ lệch tâm h e h e
Eb: Mmôđun đàn hồi của Bêtông
I: Mômen quán tính của tiết diện lấy đối với trục qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn l0: Chiều dài tính toán của cấu kiện c Tính độ lệch tâm tính toán :
2 h + a’ d Xác định trường hợp lệch tâm:
- Sơ bộ xác định chiều cao vùng nén là x1
- Nếu x1 R h 0 thì tính với trường hợp lêch tâm lớn
- Nếu x > h thì tính với trường hợp lêch tâm bé
Trị số R = 0.623 ứng với bêtông có cấp độ bền B20 e Tính cốt thép dọc :
Xét trường hợp Rs = Rsc → tính toán cốt thép theo các công thức sau:
• Trường hợp lệch tâm lớn :
• Trường hợp lệch tâm bé :
- Tính lại x theo công thức:
- Tính diện tích cốt thép theo công thức: sc a b s s R Z h x bx R
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép mmin% m% m max %
m max mmax% = 3,5 % và m m t : Hàm lượng cốt thép giả thiết ban đầu
- Tiến hành lập bảng Excel tổ hợp nội lực dầm, cột và tính toán thép dầm, cột khung trục B Kết quả được thể hiện trong phụ lục tính toán