GIỚI THIỆU KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
Vị trí công trình, điều kiện tự nhiên, hiện trạng khu vực
1.1.1 Vị trí xây dựng công trình
Công trình nằm ở số 26 đường Hùng Vương, thành phố Bắc Ninh
Bắc Ninh là tỉnh nằm ở khu trung tâm của vùng đồng bằng Bắc Bộ, có tọa độ là 21000' - 21005' Bắc, 105045' - 106015' Đông
Phía Bắc giáp Bắc Giang, ranh giới là con sông Cầu
Phía Nam giáp các tỉnh Hưng Yên và Hải Dương
Phía Tây giáp thành phố Hà Nội
Phía Đông giáp tỉnh Hải Dương, ranh giới là sông Lục Đầu, chỗ hợp lưu của các con sông Cầu, sông Thương, sông Đuống, sông Thái Bình
1.1.2 Điều kiện tự nhiên a) Khí hậu
Bắc Ninh có khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa hè nóng bức, nhiệt độ trung bình từ 30 - 36°C, và mùa đông lạnh với nhiệt độ từ 15 - 20°C Khu vực này nhận lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.800mm và có khoảng 1.700 giờ nắng mỗi năm, rất thích hợp cho việc trồng lúa cùng các loại cây công nghiệp và thực phẩm khác Bắc Ninh nằm trong vùng gió II B và hàng năm có hai mùa gió chính: gió mùa Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, và gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 9, mang theo độ ẩm và gây mưa rào.
Tỉnh có diện tích chủ yếu là đồng bằng, trong khi đồi núi chỉ chiếm khoảng 0,53%, tập trung chủ yếu ở huyện Quế Võ và Tiên Du Bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng, có độ cao giảm dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, với các dòng chảy đổ về sông Đuống và sông Thái Bình Địa hình đồng bằng thường có độ cao từ 3-7m, trong khi vùng trung du đồi núi có độ cao từ 300-400m Ngoài ra, còn tồn tại một số khu vực thấp trũng ven đê ở các huyện Gia Bình, Lung Tài, Quế Võ và Yên Phong.
1.2 Quy mô đầu tư công trình
Căn cứ vào mô hình tổ chức và các tiêu chuẩn, quy phạm, nhu cầu diện tích sử dụng cho từng khối, từng ban của công trình, dự án đầu tư xây dựng khu nhà ở bao gồm 9 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng áp mái Diện tích xây dựng của công trình là 37,8 x 64,8 m², với cao độ đỉnh mái đạt 37,2m và cao độ tầng hầm là -3,0m.
Chức năng các tầng như sau:
Tầng hầm: Là nơi để xe, các phòng kỹ thuật, và kho;
Tầng 1: Gồm siêu thị, phòng sinh hoạt cộng đồng, và các phòng dịch vụ (Ssàn 659m 2 );
Tầng 2 – 9 là các căn hộ, (Ssan = 710m 2 );
Tầng áp mái: Đặt bể nước mái và phòng kỹ thuật thang máy;
1.3 Các giải pháp thiết kế
1.3.1 Giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng
Do tính chất độc lập của công trình, giải pháp tổng mặt bằng được thiết kế đơn giản Việc bố trí tổng thể phụ thuộc vào vị trí công trình, các tuyến giao thông chính và diện tích khu đất Khu đất nằm trong thành phố với diện tích hạn chế, do đó hệ thống bãi đậu xe được thiết kế dưới tầng hầm để phục vụ nhu cầu đón tiếp và đậu xe cho khách, với cổng chính hướng trực tiếp ra đường chính.
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
1.3.2 Giải pháp thiết kế kiến trúc a) Giải pháp thiết kế mặt bằng
Khu nhà ở Homeland tại tỉnh Bắc Ninh có mặt chính hướng Nam, tiếp giáp với đường quy hoạch của thành phố, trong khi mặt sau nhà hướng Bắc, kết nối với hệ thống sân đường xung quanh Tổng thể khu vực được quy hoạch hình chữ nhật với kích thước 27,25m x 37,2m Tòa nhà bao gồm kho chứa thiết bị quân sự, phòng kỹ thuật điện nước, và bãi đỗ xe tại tầng hầm Tầng 1 được thiết kế làm nhà trẻ và khu vực dịch vụ, trong khi từ tầng 2 đến tầng 9 có tổng cộng 96 căn hộ.
08 căn hộ), tầng áp mái bố trí phòng kỹ thuật và bể nước Các giải pháp thiết kế và thông số cụ thể các tầng gồm:
Tầng bán hầm là khu vực được thiết kế để lắp đặt hệ thống kỹ thuật điện và nước, đồng thời còn là nơi chứa đựng thiết bị quân sự, phòng bảo vệ tòa nhà và điểm thu gom rác thải.
+ Chiều cao tầng: 3m ( trong đó 1.5m nằm dưới mặt đất tự nhiên)
Tầng 1 của công trình được thiết kế làm khu vực dịch vụ công cộng và sinh hoạt chung, với các lối vào riêng biệt nhằm đảm bảo sự hoạt động độc lập cho các chức năng khác nhau trong tòa nhà, phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Khu nhà ở Homeland tại tỉnh Bắc Ninh được thiết kế với mục tiêu đảm bảo công năng, an toàn và sự tiện lợi cho cư dân Nơi đây không chỉ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người dân mà còn hỗ trợ hiệu quả cho các nhân viên làm việc trong công trình.
+ Diện tích sàn tầng 1 là: 659 m 2
Các tầng 2-9 của dự án bao gồm 64 căn hộ, với mỗi tầng có 08 căn hộ có diện tích từ 66m2 đến 76m2 và chiều cao 3,6m Thiết kế lõi thang máy hợp lý tại trung tâm mỗi tầng tạo ra 2 cụm căn hộ ở hai bên, mỗi bên có 04 căn hộ Mỗi căn hộ được bố trí với 02 phòng ngủ, 01 phòng khách, phòng ăn, bếp và khu vệ sinh, đáp ứng nhu cầu sử dụng cho các gia đình từ 3-4 người.
- Tầng áp mái: Bố trí 01 phòng kỹ thuật có diện tích 20,7m2 và 02 bể nước mái, mỗi bể thể tích 26,26 m3
Hệ thống giao thông trong công trình được tổ chức bao gồm hai buồng thang máy và hai thang bộ, trong đó có một thang thoát hiểm Giải pháp thiết kế mặt đứng được chú trọng nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Giải pháp mặt đứng hiện đại, nhẹ nhàng và tuân thủ các tiêu chuẩn đơn giản, phù hợp với công năng của nhà cao tầng và cảnh quan chung của khu nhà ở Mặt đứng công trình thể hiện sự hài hòa và đơn giản với những đường nét khỏe khoắn.
Tỷ lệ giữa các mảng đặc và rộng của cửa sổ, vách kính và tường được nghiên cứu kỹ lưỡng nhằm tạo ra nhịp điệu nhẹ nhàng, thanh thoát, mang lại cảm giác gần gũi với con người.
Nhìn tổng thể mặt đứng toà nhà cơ bản được chia làm 3 phần: Phần chân đế, phần thân nhà và phần mái
Phần chân đế của công trình, bao gồm tầng bán hầm và tầng dịch vụ công cộng, là khu vực quan trọng nhất trong tầm nhìn của con người Do đó, thiết kế ở đây được chú trọng với vật liệu sang trọng và chi tiết hơn Bên cạnh đó, việc mở rộng không gian và sử dụng gam màu sẫm cũng góp phần tạo sự vững chắc cho toàn bộ công trình.
Phần thân nhà gồm 13 tầng căn hộ được thiết kế thanh thoát và đơn giản, với các chi tiết tối giản Màu sắc chủ yếu là màu sáng, tạo sự hài hòa với phần chân đế.
Mái là phần kết thúc của công trình và đóng vai trò quan trọng trong tổng thể quy hoạch khu đô thị mới Nó bao gồm nhiều khối đan xen như tum thang, bể nước mái và tường chắn mái, tạo nên sự thu nhỏ và hài hòa cho kiến trúc Giải pháp thiết kế mặt cắt mái cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính thẩm mỹ và chức năng.
Dựa vào đặc điểm sử dụng và điều kiện chiếu sáng, thông thủy, thông gió cho các phòng chức năng ta chọn chiều cao các tầng nhà như sau:
Chiều cao tầng điển hình 3,6 m; tầng 1 cao 4,2m;
Các giải pháp thiết kế
1.3.1 Giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng
Do tính chất độc lập của công trình, giải pháp tổng mặt bằng được thiết kế đơn giản Bố trí tổng mặt công trình phụ thuộc vào vị trí, các tuyến giao thông chính và diện tích khu đất Với diện tích hạn chế trong thành phố, hệ thống bãi đậu xe được đặt dưới tầng ngầm để phục vụ nhu cầu đón tiếp và đậu xe cho khách, đồng thời có cổng chính hướng thẳng ra mặt đường chính.
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
1.3.2 Giải pháp thiết kế kiến trúc a) Giải pháp thiết kế mặt bằng
Khu nhà ở Homeland tại tỉnh Bắc Ninh có mặt chính hướng Nam, tiếp giáp với đường quy hoạch của thành phố, trong khi mặt sau nhà hướng Bắc, thuận tiện cho việc tiếp cận hệ thống sân đường bao quanh Tổng thể khu vực xây dựng hình chữ nhật, kích thước 27,25m x 37,2m, với chiều cao 37,2m Tòa nhà bao gồm kho chứa thiết bị quân sự, phòng kỹ thuật điện nước, và bãi đỗ xe ở tầng hầm Tầng 1 được bố trí cho nhà trẻ, khu vực dịch vụ và khu sinh hoạt chung, trong khi từ tầng 2 đến tầng 9 có tổng cộng 96 căn hộ.
08 căn hộ), tầng áp mái bố trí phòng kỹ thuật và bể nước Các giải pháp thiết kế và thông số cụ thể các tầng gồm:
Tầng bán hầm là khu vực quan trọng, nơi lắp đặt hệ thống kỹ thuật điện và nước, đồng thời cũng là kho chứa thiết bị quân sự, phòng bảo vệ tòa nhà và điểm thu gom rác thải.
+ Chiều cao tầng: 3m ( trong đó 1.5m nằm dưới mặt đất tự nhiên)
Tầng 1 của công trình được thiết kế là khu vực dịch vụ công cộng và sinh hoạt chung, với các lối vào riêng biệt nhằm đảm bảo sự hoạt động độc lập cho các chức năng khác nhau trong tòa nhà Sự phân chia này không chỉ tối ưu hóa công năng sử dụng mà còn phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.
Khu nhà ở Homeland tại tỉnh Bắc Ninh được thiết kế với tiêu chí công năng, an toàn và tiện nghi cho cư dân Dự án không chỉ phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân mà còn đáp ứng yêu cầu của nhân viên làm việc trong khu vực.
+ Diện tích sàn tầng 1 là: 659 m 2
Tầng 2-9 của dự án gồm 64 căn hộ, mỗi tầng có 08 căn với diện tích từ 66m2 đến 76m2 và chiều cao 3,6m Thiết kế lõi thang máy hợp lý tại trung tâm tạo ra 2 cụm căn hộ ở hai bên, mỗi bên có 04 căn Mỗi căn hộ được bố trí 02 phòng ngủ, 01 phòng khách, khu vực ăn uống, bếp và phòng vệ sinh, đáp ứng nhu cầu sử dụng cho gia đình từ 3-4 người.
- Tầng áp mái: Bố trí 01 phòng kỹ thuật có diện tích 20,7m2 và 02 bể nước mái, mỗi bể thể tích 26,26 m3
Hệ thống giao thông của tòa nhà được tổ chức bao gồm hai buồng thang máy và hai thang bộ, trong đó có một thang thoát hiểm Giải pháp thiết kế mặt đứng được chú trọng nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tính an toàn cho người sử dụng.
Giải pháp mặt đứng hiện đại, nhẹ nhàng và tuân thủ các tiêu chuẩn đơn giản, phù hợp với công năng của nhà cao tầng và cảnh quan chung của khu nhà ở Mặt đứng công trình thể hiện sự hài hòa với những đường nét khỏe khoắn, tạo nên vẻ đẹp tinh tế và hiện đại.
Tỷ lệ giữa các mảng kính và tường đặc được nghiên cứu tỉ mỉ nhằm tạo ra nhịp điệu hài hòa, mang lại cảm giác gần gũi và dễ chịu cho con người.
Nhìn tổng thể mặt đứng toà nhà cơ bản được chia làm 3 phần: Phần chân đế, phần thân nhà và phần mái
Phần chân đế của công trình bao gồm tầng bán hầm và tầng dịch vụ công cộng, là khu vực dễ dàng nhìn thấy nhất Do đó, thiết kế của phần này được chú trọng với các vật liệu sang trọng và chi tiết hơn Để tạo cảm giác vững chắc, phần chân đế còn được mở rộng và sử dụng gam màu sẫm.
Phần thân của tòa nhà gồm 13 tầng căn hộ với thiết kế thanh thoát và đơn giản Màu sắc chủ yếu là các tông sáng, được giản lược nhưng vẫn hài hòa với phần chân đế.
Mái là phần kết thúc của công trình, giữ vai trò quan trọng trong tổng thể quy hoạch khu đô thị mới Nó được thiết kế với sự kết hợp của nhiều khối đan xen như tum thang, bể nước mái và tường chắn mái, tạo nên điểm nhấn đặc trưng cho công trình Giải pháp thiết kế mặt cắt mái cần được chú trọng để đảm bảo tính thẩm mỹ và công năng.
Dựa vào đặc điểm sử dụng và điều kiện chiếu sáng, thông thủy, thông gió cho các phòng chức năng ta chọn chiều cao các tầng nhà như sau:
Chiều cao tầng điển hình 3,6 m; tầng 1 cao 4,2m;
Khi chọn chiều cao cho cửa sổ và cửa đi, cần đảm bảo yêu cầu chiếu sáng với công thức h = (1/2,5 - 1/2) L Ví dụ, cửa sổ được chọn cao 1,3 m và cách mặt sàn 0,9 m, trong khi cửa đi có chiều cao 2,2 m Đặc biệt, đối với cửa buồng thang máy, chiều cao được chọn là 2,2 m để đảm bảo độ cứng cho lõi bê tông cốt thép.
1.3.3 Các giải pháp thiết kế kỹ thuật khác a) Hệ thống điện
Nguồn điện cho công trình được lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến thế riêng, chủ yếu phục vụ cho chiếu sáng, điều hòa không khí và sinh hoạt gia đình Hệ thống cung cấp và thoát nước cũng được thiết kế đồng bộ để đảm bảo nhu cầu sử dụng.
Nguồn nước được cung cấp từ hệ thống cấp nước thành phố, dẫn vào hồ nước ở tầng hầm và bơm lên bể nước mái để phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho các tầng Nước thải từ các tầng được tập trung về khu xử lý và bể tự hoại ở tầng hầm Các đường ống đứng xuyên suốt các tầng được bọc gain và lắp đặt ngầm trong các hộp kỹ thuật Hệ thống thông gió và chiếu sáng cũng được đảm bảo hiệu quả.
Chiếu sáng tự nhiên: Công trình lấy ánh sáng tự nhiên qua các ô cửa sổ lớn
Chiếu sáng nhân tạo: Hệ thống chiếu sáng nhân tạo luôn phải được đảm bảo 24/24, nhất là hệ thống hành lang và cầu thang
Chỉ tiêu kỹ thuật
1.4.1 Hệ số sử dụng KSD
Hệ số sử dụng đất là tỷ lệ giữa tổng diện tích sàn của công trình (không tính diện tích tầng hầm và tầng mái) và diện tích toàn bộ lô đất.
1.4.2 Mật độ xây dựng công trình
K0 là tỷ lệ giữa diện tích xây dựng của công trình và diện tích lô đất, được tính bằng phần trăm (%) Diện tích xây dựng được xác định dựa trên hình chiếu mặt bằng của mái công trình.
Kết luận
Công trình được xây dựng trong khu vực nội thành, hài hòa với quy hoạch tổng thể và góp phần tạo nên quần thể kiến trúc đẹp mắt.
Công trình được thiết kế hiện đại với mặt ngoài ốp đá Granite và hệ thống cửa kính, tạo nên vẻ đẹp độc đáo khó có công trình nào sánh bằng Các căn hộ trong tòa nhà có thiết kế rộng rãi, tiện nghi, mang đến không gian sống thoải mái cho cư dân.
Hệ thống đường ống kỹ thuật ngắn gọn, thoát nước nhanh ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP
KẾT CẤU (60%) Chương 2: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG 5
Mặt bằng bố trí sàn
Hình 2.1 Mặt bằng bố trí sàn tầng 5
Các số liệu tính toán
Bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 Mpa
Cốt thộp nhúm CI (ỉ>8mm): Rs=Rsc"5Mpa; Rsw5MPa; Es=2,1.10 5 MPa Cốt thộp nhúm CII (ỉ≥10mm): Rs=Rsc(0MPa; Rsw"5MPa; Es=2.10 5 MPa.
Chọn sơ bộ chiều dày sàn
Chọn chiều dày sàn theo công thức: h b
L: là cạnh ngắn của ô bản;
D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 0.9; m = 30 ÷ 35 với bản loại dầm và 40 ÷ 45 với bản kê bốn cạnh Chiều dày bản sàn h b cần được chọn dựa trên khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công, đồng thời phải đảm bảo h b h min theo điều kiện sử dụng Theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 (điều 8.2.2), h min được quy định như sau: h min cho sàn mái, sàn nhà ở và công trình công cộng, và sàn của nhà sản xuất Đặc biệt, h min là 70mm đối với bản làm từ bê tông nhẹ.
Do kích thước nhịp các bản không chênh lệch nhau lớn, nên chọn chiều cao hb của ô lớn nhất cho các ô còn lại để thuận tiện cho thi công và tính toán Cần đảm bảo rằng chiều cao hb lớn hơn 6 cm đối với các công trình dân dụng.
Bảng 2.1 Kích thước và phân loại ô sàn Ô sàn L1 (m) L2
Chiều dày sơ bộ (mm)
S4 3,75 6,50 1,73 Bản kê 4 cạnh 0,9 42 80,36 100 4N S5 1,50 5,00 3,33 Bản loại dầm 0,9 42 32,14 100 3N,1K
S7 1,62 2,60 1,60 Bản kê 4 cạnh 0,9 35 41,66 100 4N S8 1,07 3,00 2,80 Bản loại dầm 0,9 35 27,51 100 2N,2K
S9 2,40 3,75 1,56 Bản kê 4 cạnh 0,9 42 51,43 100 4N S10 0,90 7,50 8,33 Bản loại dầm 0,9 35 23,14 100 1N,3K S11 0,90 6,50 7,22 Bản loại dầm 0,9 35 23,14 100 1N,3K
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Xác định tải trọng
Trọng lượng các lớp sàn: dựa vào cấu tạo kiến trúc lớp sàn, ta có:
Tĩnh tải tiêu chuẩn: g tc (daN/cm 2 );
Trong đó: g tt (daN/cm 2 )
(daN/cm 2 ): trọng lượng riêng của vật liệu; n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995
2.2: Cấu tạo sàn dày 150mm
Ta có bảng tính tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán sau:
Bảng 2.2: Tĩnh tải các lớp sàn
Loại sàn ô Vật liệu cấu tạo sàn d g g tc n g tt
2.4.2 Tải trọng tường trên sàn Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn không có dầm đỡ thì xem tải trọng đó phân bố đều trên sàn
Ta có công thức quy đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn: tt t s
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường;
Llc (m): chiều dài lan can; nt, nc, nv, nlc: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa;
= 0,1(m): chiều dày của mảng tường 10;
= 0,2 (m): chiều dày của mảng tường 20; v = 0,015 (m): chiều dày của lớp vữa trát tường;
= 15 (KN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường (khối xây gạch có lỗ);
= 18 (KN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát tường;
= 0.4 (KN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa kính khung thép; k = 0.36 (KN/m): trọng lượng của 1m lan can;
Si (m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán;
Tổng tĩnh tải từng ô sàn tầng điển hình: g tt = g tt t-s + g tt s (daN/m 2 )
Bảng 2.3: Tĩnh tải các ô sàn
Hoạt tải tiêu chuẩn p tc (KN/m 2 ) được lấy theo bảng 3, trang 6 TCVN 2737-1995 t t t v v
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Công trình được phân chia thành nhiều loại phòng với các chức năng khác nhau Dựa vào từng loại phòng, chúng ta tra bảng để xác định hoạt tải tiêu chuẩn, sau đó nhân với hệ số vượt tải n, từ đó tính toán được hoạt tải p tt (daN/m²).
Theo TCVN 2737-1995, tại trang 9, mục 4.3.3, hệ số độ tin cậy cho tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang được xác định là n = 1,3 khi p tc < 200 (daN/m²) và n = 1,2 khi p tc ≥ 200 (daN/m²).
Theo TCVN 2737-1995, trang 9, mục 4.3.4, khi tính toán dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng, tải trọng toàn phần trong bảng 3 có thể được giảm theo quy định Cụ thể, đối với các phòng được nêu trong mục 1, 2, 3, 4, 5, nếu diện tích A lớn hơn 9m², thì áp dụng hệ số ψA1 để tính toán.
=> Hệ số giảm tải: với A là diện tích chịu tải tính bằng m 2 ; Đối với các phòng nêu ở mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 nhân với hệ số ψA2 (khi A >
Do các ô sàn có nhiều loại phòng khác nhau và hầu hết diện tích các phòng nhỏ hơn 9m², nên để đảm bảo tính đơn giản và an toàn, ta chọn hệ số giảm tải là 1 cho các ô sàn.
Bảng 2.4: Hoạt tải các ô sàn
2.4.4 Tổng tải trọng tính toán
Ta có công thức tính tải trọng tính toán: q tt = (g tt + p tt )
Bảng 2.5: Tổng tải trọng các ô sàn
Tĩnh tải Hoạt tải Tổng tải trọng
Xác định nội lực cho các ô sàn
2.5.1 Nội lực trong ô sàn bản dầm
Cắt dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn và xem như một dầm
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên dầm: q tt = (g tt + p tt ).1m (daN/m)
Tuỳ thuộc vào liên kết cạnh bản mà các sơ đồ tính đối với dầm trên
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
2.3 Nội lực trong ô bản dầm
2.5.2 Nội lực trong ô sàn bản kê 4 cạnh
Sơ đồ nội lực tổng quát:
Moment dương lớn nhất giữa nhịp theo phương cạnh ngắn:
M1 = α1.(g + p).l1.l2 (daN.m) Moment dương lớn nhất giữa nhịp theo phương cạnh dài:
Moment âm lớn nhất ở trên gối theo phương cạnh ngắn:
MI = M’I = -β1.(g + p).l1.l2 (daN.m) Moment âm lớn nhất ở gối theo phương cạnh dài:
MII = M’II = -β2.(g + p).l1.l2 (daN.m/m) Trong đó: α1, α2, β1, β2: hệ số tra bảng, phụ thuộc vào sơ đồ liên kết 4 biên và tỉ số
(Phụ lục 6 Sách BTCT phần cấu kiện cơ bản, trang 160 của Gs.Ts Nguyễn Đình Cống).
Tính toán cốt thép cho các ô sàn
Tính thép bản như cấu kiện chịu uốn có bề rộng b = 1m; chiều cao h = hb
Nếu m R : tăng bề dày sàn hoặc tăng cấp độ bền bê tông để đảm bảo điều kiện hạn chế m R ;
Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi bề rộng bản b = 1m: TT M
Khoảng cách cốt thép tính toán: s TT a s b a s 1000 (mm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Điều kiện > min = 0,1% s s
.100% 1000.h 0 nằm trong khoảng 0,3% ÷ 0,9% là hợp lý;
Nếu ≤ min = 0,1% thì lấy ASmin = min.b.h0 (mm 2 ).
Bố trí cốt thép
Việc bố trí cốt thép cần tuân thủ các quy định và bám sát kết quả tính toán, đồng thời phối hợp cốt thép giữa các ô sàn để đảm bảo thuận lợi cho quá trình thi công.
Kết quả được trình bày ở bản vẽ kết cấu KC 01/05
Tính toán mẫu 1 ô sàn bản kê 4 cạnh (S3)
2.8.2 Nội lực Ô sàn S3 có kích thước (4,5.6,5) m 2 thuộc sơ đồ 7 (có 3 ngàm,1 khớp) Tỷ số
Tra phụ lục và nội suy ta có các hệ số :
Từ đó, ta có các moment như sau:
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Cắt ra 1 dải b = 1m theo mỗi phương để tính toán
Chọn a = 15 mm, đối với thép sàn lớp 1 => ho = hb – a = 100 – 15 = 85mm Chọn a = 18 mm, đối với thép sàn lớp 2 => ho = hb – a = 100 – 22 = 78mm a) Tính thép chịu moment dương
Vậy chọn với khoảng cách s TT 0 mm
Vậy chọn với khoảng cách s TT 0 mm b) Tính cốt thép chịu moment âm
Ta tiến hành lập bảng tính cho các ô sàn còn lại.
Tính toán kiểm tra cốt thép cho sàn bản dầm
Ô S5 có 3 cạnh ngàm,1 cạnh liên kết khớp l 2 l 1
1, 5 Cắt 1 dải bản có bề rộng b=1m theo Phương cạnh ngắn và xem như một dầm đơn giản để tính toán
Bản chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn Vì vậy ta cắt 1 dải bản có bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Tính toán cốt thép chịu moomen dương:
Tính toán cốt thép chịu mô men âm:
Bảng 2.6.Bảng tính thép sàn bản kê 4 cạnh
Kích thước Tải trọng Chiều dày Tỷ số l2/l1
Moment Tính thép Chọn thép l1 l2 g p h a h0 αm δ A s TT H.lượng ỉ s TT s BT A s CH H.lượng
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (KN.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Bảng 2.7 Bảng tính thép sàn bản loại dầm
Kích thước Tải trọng Chiều dày Tỷ số l2/l1
Moment Tính thép Chọn thép l1 l2 g p h a h0 αm δ A s TT H.lượng ỉ s TT s BT A s CH H.lượng
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (KN.m/m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TRỤC C-D SÀN TẦNG 5 VÀ DẦM DỌC D2 GIỮA TRỤC 2 VÀ 3
TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ TRỤC C-D
MB CẦU THANG TL:1/30 Hình 3.1 Mặt bằng cầu thang
Cầu thang có 2 vế với chiều cao tầng là 3600mm
Vế 1 có chiều cao 1800 mm gồm 9 bậc có h0mm và b'0mm
Vế 1 có chiều cao 1800mm gồm 9 bậc có h0mm và b'0mm
Do đó góc nghiêng của bản thang với mặt phẳng ngang là α
3.3 Phân tích sự làm việc của cầu thang
Vế 1 và vế 2 là 1 bản gấp khúc, liên kết 4 cạnh:Cốn thang, tường, dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới Ô3 +16.800
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Dầm chiếu nghỉ 1 (DNC1) liên kết ở 2 đầu gối lên tường
Cốn thang được liên kết ở hai đầu, gối lên dầm chính (DCN) và dầm chiếu thang (DCT) Bản chiếu nghỉ được liên kết ở bốn cạnh: một cạnh kết nối với dầm chiếu nghỉ, trong khi ba cạnh còn lại liên kết với tường.
3.4 Sơ bộ chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ
Chọn sơ bộ chiều dày bản thang và bản chiếu nghỉ theo công thức: h b
, với hb ≥ hmin l: là chiều dài cạnh ngắn của ô bản
D = 0.8 ÷ 1.4 là hệ số phụ thuộc vào tải trọng m: là hệ số phụ thuộc vào loại bản
(bản kê 4 cạnh: m = 40 ÷ 35 , bản loại dầm m = 30÷ 35 ) hmin : là chiều dày tối thiểu của ô bản( hmin = 6cm với sàn nhà dân dụng )
3.5 Tính toán các bản thang Ô 1 và Ô 2
Bản thang tính toán tương tự ô sàn xem 4 biên là khớp, tùy thuộc vào tỉ số l2/l1 mà tính toán theo bản loại dầm hay bản kê 4 cạnh
Kích thước cạnh bản theo phương nghiêng : l2
Xác định sơ đồ làm việc của bản: l 2 l 1
=> tính theo bản loại dầm hb = 1 1, 4.1, 35 0, 063( )
3.5.2 Xác định tải trọng tác dụng
Tĩnh tải của bản thang và bản chiếu nghỉ bao gồm trọng lượng bản thân của bản bê tông cốt thép (BTCT) cùng các lớp cấu tạo Để tính toán tĩnh tải, cần căn cứ vào cấu tạo của bản thang và bản chiếu nghỉ, sau đó tra cứu bảng trọng lượng đơn vị của các lớp vật liệu xây dựng từ sổ tay thực hành kết cấu công trình của Vũ Mạnh Hùng.
Hệ số độ tin cậy của tải trọng được xác định theo bảng 1 trong TCVN 2737-1995 với giá trị 1,3.16.0,02 và 0,42 kN/m² Trọng lượng riêng của lớp vật liệu được ký hiệu là γi, trong khi δi là chiều dày của lớp vật liệu Ngoài ra, h và b lần lượt đại diện cho chiều cao và chiều rộng của bậc thang.
Tổng cộng tĩnh tải trên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng : g = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 = 0,67 + 0,576 + 1,48 + 2,2 + 0,42 = 5,346 kN/m 2 b) Hoạt tải
Theo TCVN 2737-1995 thì hoạt tải tiêu chuẩn đối với cầu thang p tc = 3 KN/m 2 Hoạt tải : p = n.p tc = 1,2.3 =3,6 kN/m 2 n b h b 2 h 2
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh p.cos q b cos l50 b
Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng: qb = g = 5,346 + 3.0,832 = 7,842 kN/m 2
Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương thẳng đứng trên 1 m2 bản: tt =7,842.0,832 = 6,525 kN/m 2
3.5.3 Xác định nội lực và tính toán cốt thép
Dựa vào liên kết ta có ô bản thang thuộc sơ đồ , tương tự bản sàn ta có:
Cốt thép phân bố theo phương cạnh dài: 6 a200
Cốt mũ, đỡ mũ đặt theo cấu tạo
Bản chiếu nghỉ tính toán tương tự ô sàn xem 4 biên là khớp, tùy thuộc vào tỉ số l2/l1 mà tính toán theo bản loại dầm hay bản kê 4 cạnh
Xác định sơ đồ làm việc của bản: l 2 l 1 o ạ i d ầ m Chọn theo bản loại dầm
3.6.2 Cấu tạo bản chiếu nghỉ:
3.6.3 Tính tải trọng a) Tĩnh tải
Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2)
Tải trọng tính toán (daN/m
4 Lớp vữa trát mặt dưới 15 1600 24 1,3 31,2
Ta có p = 3 (KN/m2) ở phần tính bản thang
Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương thẳng đứng trên 1 m2 sàn chiếu nghỉ: tt =3,291 + 3 = 6,291 kN/m 2
3.6.4 Tính nội lực và bố trí thép:
Xét tỉ số l1/l2 = 3/1,1=2,7 >2 => tính theo bản loại dầm q
Khu nhà ở Homeland tại tỉnh Bắc Ninh được thiết kế với quy hoạch hiện đại Để tính toán chiều cao cho cầu thang, chúng ta cần cắt một dãy bản có chiều rộng 1m theo phương cạnh ngắn Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ sẽ được áp dụng để đảm bảo tính tiện nghi và an toàn cho người sử dụng.
Cốt thép phân bố theo phương cạnh dài: 6 a200
Cốt mũ, đỡ mũ đặt theo cấu tạo
Cốn là dầm đơn giản với chiều dài nhịp lc =3,16m, 2 đầu liên kết khớp với dầm chiếu tới và dầm chiếu nghỉ
Chiều cao cốn h chọn theo nhịp : h 1
Có ld = 3160 mm, chọn md = 12, ta tính được hd = 3160
12 = 263 mm.Chọn tiết diện cốn là 100x300 (mm)
Trọng lượng phần bê tông: g bt g tr n .b.(h h b ) =1,1.25.0,1.(0,3-0,08)=0,605 (KN/m) Trọng lượng phần vữa trát: n .(b 2h h b )=1,3.16.0,015.(0,1+2.0,3-0,08 =0,193 (KN/m)
Trọng lượng lan can, tay vịn(tạm tính):
Trọng lượng do bản thang Ô1(Bản loại dầm) truyền vào cốn thang với tải hình chữ nhật g q b l 1 7,842.1,35
Trong đó: qb = 7,842 là tải trọng do bản thang Ô1 truyền vào l1 là chiều dài cạnh ngắn của bản Ô1
Tổng tải trọng phân bố đều lên cốn thang theo phương thẳng đứng: tt =0,605+0,139+0,24+5,293=6,277 (KN/m)
3.7.3 Xác định nội lực và tính toán cốt thép : g lc 1, 2.0, 2 0, 24(KN/ m) q d m
Chọn vật liệu liệu làm cốn:
Bêtông B25 có: Rb = 14,5(MPa) = 145(daN/cm2)
Cốt thép 8: dùng thép CI có: RS = RSC = 225(MPa) = 2250(daN/cm2)
Rsw5 (Mpa) = 1750 (daN/cm 2 ) Cốt thép >8: dùng thép CII có: RS = RSC = 280(MPa) = 2800(daN/cm 2 )
Theo TCVN 5574-2012 thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ của dầm có chiều cao h ≥
Chọn a = 2,5 cm, chiều cao làm việc của dầm: ho= h–a= 30-2,5',5 (cm)
Tính thép chịu momen dương Mmax= 6,88 (daN.m)
= = Với bê tông B25, thép CII có Đảm bảo điều kiện : m< = 0,418
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh w1
Chọn 1 ỉ12 cú As = 1,131 (cm 2 ) làm thộp chịu lực, cốt thộp chịu momen õm đặt theo cấu tạo, chọn 1 ỉ12 cú As = 1,131 ( cm 2 )
Tính cốt đai: Qmax = 8,251 (KN) = 825,1 (daN)
*Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén chính của bêtông dầm: Điều kiện: Qmax≤0,3.φw1.φbt.Rb.b.ho
Trong đó: : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, được xác định theo công thức:
Hệ số w1 được xác định để đánh giá ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, với công thức tính là w1 = 1 + 5.w1,3, thường chọn w1 = 1 Bên cạnh đó, hệ số b1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, được tính theo công thức b1 = 1 - Rb.
Với bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa ta được b1 = 1- 0,01.14,5 = 0,855
0,3 w1 b1.Rb.b.ho 695,9(daN) > Qmax = 825,1 (daN)
Nên điều kiện được thoả mãn
*Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Nếu Q max thì không cần tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo (Qbmin là khả năng chịu cắt nhỏ nhất của bê tông)
+ b3 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của loại bê tông b3 =0,6: Đối với bê tông nặng
+ : 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 =0
+ =0 vì không có lực nén hoặc kéo
=> Qmax 5,1 (daN) < Qbmin = 17325 (daN) Không cần tính lại cốt đai, bản thân bê tông đã đảm bảo chịu lực cắt
Chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:
- Đoạn gần gối tựa (1/4): Khi h ≤ 450 thì sct = min (h/2, 150mm)
Chọn ỉ6 a0mm, số nhỏnh n=1, Rsw5 MPa
- Đoạn giữa nhịp (1/2) :Khi h≤ 300 thì sct = min (h/2, 150mm)
Chọn ỉ6 a 0mm, số nhỏnh n=1, Rsw5 MPa
Vậy với cốt đai đã đặt như trên thì dầm đủ khả năng chịu cắt
3.8 Tính toán thiết kế dầm chiếu nghỉ
Chọn sơ bộ kích thước dầm: b = 200 mm, h = 300 mm
3.8.1 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ
Tải trọng tác dung lên dầm chiếu nghỉ gồm :
Trọng lượng bản thân dầm, bao gồm phần bê tông và lớp vữa trát, được tính theo công thức q1 = nbt γbt b (h - hb) + ntr.γtr.δtr.(b + 2h - hcn - hb) Trong đó, hệ số độ tin cậy nbt là 1,1 và ntr là 1,3 Trọng lượng riêng của bê tông γbt là 2500 daN/m³ và của vữa trát γtr là 1600 daN/m³ Độ dày lớp vữa trát δtr là 15 mm (0,015 m), trong khi chiều dày của bản chiếu nghỉ và bản thang hcn và hb đều là 80 mm Các kích thước b và h đại diện cho chiều rộng và chiều cao của tiết diện dầm chiếu nghỉ.
Tải trọng từ ô bản chiếu nghỉ Ô3 được truyền vào dầm, với ô bản chiếu nghỉ là loại ô bản liên kết với dầm chiếu nghỉ D1 theo phương cạnh dài, tạo ra tải trọng có dạng hình chữ nhật trên dầm.
Vậy tổng tải trọng phân bố đều trên dầm: q = q1 + q2 = 140,97 + 346,005= 486,975(daN/m)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh q l
Tải trọng tập trung do cốn thang C1, C2 truyền vào :
- qc tt: tải trọng tính toán phân bố trên cốn thang
- lc: chiều dài cốn thang
Momen dương lớn nhất ở giữa dầm là:
Giá trị lực cắt lớn nhất ở hai gối dầm là:
3.8.3 Tính toán cốt thép a) Cốt thép dọc
Chọn vật liệu như cốn thang
Theo điều 8.2.3- TCVN 5574-2012 thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ của dầm có chiều cao h ≥ 250 mm là abv ≥ 20 mm
Chọn a=3 cm là khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến tâm cốt thép, chiều cao làm việc của dầm: ho= h–a= 30-3' (cm)
Tính thép chịu momen dương Mmax10,302(daN.m):
Với bê tông B25, thép CII có q cn l cn
Kiểm tra : Chọn 2 ỉ14 cú As= 3,08( cm 2 ) làm thộp chịu lực
Cốt thộp bố trớ ở 2 gối chọn theo cấu tạo: chọn 2 ỉ12 cú As= 2,26 (cm 2 ) (bố trớ đối xứng để thuận thiện cho thi công) b) Tính cốt đai
Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:
Đoạn gần gối tựa, chiều cao h có sct = min(h/2, 150) và h có sct = min(h/2, 300) Đoạn giữa nhịp, chiều cao h có sct = min(h/2, 150) và h có sct = min(3h/4, 500) Cần chọn bước đại ở s0 tại l/4 và s0 tại nhịp Cuối cùng, kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bê tông.
Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu 6, n=2 nhánh, s0mm
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai được xác định bởi Asw(mm²), nằm trên mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng Bề rộng của tiết diện chữ nhật được ký hiệu là b(mm), trong khi khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc cấu kiện là s(mm) Hệ số b1 được sử dụng để xem xét khả năng phân phối lại nội lực của bê tông nặng Do đó, bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính.
Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:
Qb=2,5Rbbh0=2,5,1,05.10 3 0,2.0,2659,25 kN>Qmax,135 kN
Vậy bờ tụng đủ khả năng chịu cắt, cốt đai chỉ đặt theo cấu tạo, đặt ỉ6s150 trong khoảng l/4 nhịp ở hai đầu cốn, phần giữa nhịp đặt ỉ 6 s200 c) Tính cốt treo
Tại vị tri cốn C1 và C2 kê lên DCN1 cần phải có cốt treo để gia cố Cốt treo đặt dưới dạng cốt đai
Hình 3.2 Sơ đồ tính toán cốt treo Diện tích cốt treo cần thiết là : dọc
Trong đó: hS: khoảng cách từ vị trí đặt lực giật đứt đến trọng tâm tiết diện cốt thép h0: chiều cao làm việc của tiết diện
RSW: cường độ chịu kéo tính toán của cốt đai b1 1 R b
Dựng đai ỉ6 hai nhỏnh thỡ số lượng đai cần thiết là : 0, 44
Ta đặt mỗi bờn mộp cốn C1 ( hoặc C2) 2 đai ỉ6
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
B THIẾT KẾ DẦM DỌC D2 TRỤC 2’ (NHỊP A-F)
3.9 Tính toán thiết kế dầm dọc D2 trục 2’(nhịp A-F)
3.9.1 Chọn vật liệu thiết kế:
+ Bêtông B25 có: Rb = 14.5 (MPa) = 145 (daN/ cm 2 )
+ Cốt thộp ỉ ≤ 8 dựng thộp CI cú Rs = Rsc = 225MPa
+ Cốt thộp ỉ > 8 dựng thộp CII cú Rs = Rsc = 280MPa
3.9.2 Xác định sơ đồ tính
Dầm dọc D2 là dầm liên tục 4 nhịp, có các gối tựa là dầm dọc
Hình 3.1 : Sơ đồ tính toán dầm dọc D2 trục 2’
3.9.3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm
Sơ bộ chọn tiết diện dầm:
20 ( với l là nhịp dầm ) + Bề rộng dầm: bd = ( 1 1 ) h
→ chọn chung 1 tiết diện dầm cho các nhịp
1 6500 = (300 ÷ 500) (mm) Chọn sơ bộ hd = 400 mm
+ bd = (0,3 ÷ 0,5) hd = (0,3 ÷ 0,5) 400= (100 ÷ 200) (mm) Chọn sơ bộ bd 200
3.9.4 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm
Tĩnh tải xác định lên dầm bao gồm trọng lượng bản thân của dầm, tĩnh tải từ sàn truyền vào, và tải trọng từ tường và cửa xây trực tiếp lên dầm.
+ Trọng lượng bản thân dầm:
Trọng lượng bản thân của dầm bao gồm trọng lượng của bê tông cốt thép (BTCT) và lớp vữa trát Phần dầm tiếp xúc với sàn sẽ được tính vào trọng lượng của sàn, do đó, trọng lượng bản thân dầm chỉ tính phần không tiếp xúc với sàn.
• Trọng lượng phần bê tông dầm 200x400 gbt = nbt γbt (h-hb) b =1,1 25 (0,4– 0,1) 0,2 = 1.65 (kN/m)
• Trọng lượng phần vữa trát dầm 200x400 gtr = ntr γtr.δtr.[ b+2.(h-hb) ] =1,3 16 0,015 [0,2 +2(0,4– 0,1)]= 0,249(kN/m)
Với: nbt ; ntr :hệ số độ tin cậy của tải trọng nbt=1,1 ; ntr=1,3 γbt ; γtr : trọng lượng riêng của bê tông và vữa trát γbt% (kN/m 3 ) γtr
→ Trọng lượng bản thân dầm 200x400: g1 = gbt + gtr =1.65 +0,249 =1.899 (kN/m)
Tĩnh tải o sàn truyền vào dầm:
Tải trọng do các ô sàn truyền vào dầm D2 trục B’ phân bố có dạng hình thang
Bảng 3.1 : Tĩnh tải ô sàn truyền vào dầm
Nhịp dầm Ô sàn truyền vào dầm gs (kN/m
Dạng tải trọng L1 L2 L1/2L2 qtđ qd1
+ Tải trọng do tường truyền vào: không có tường nằm trên dầm nên ta không tính tải trọng này
Hoạt tải của dầm D2 được xác định từ hoạt tải của các ô sàn truyền vào Phương pháp xác định tương tự như cách tính toán tĩnh tải sàn truyền vào dầm, chỉ cần thay thế giá trị tĩnh tải sàn gs tt bằng giá trị hoạt tải sàn ps tt.
Nhịp dầm Ô sàn truyền vào dầm gs
Dạng tải trọng L1 L2 L1/2L2 qtđ qd1
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Tính toán lần lượt cho các ô sàn truyền hoạt tải vào dầm D2 ta có kết quả trong bảng tính sau:
Bảng 3.3: Bảng tính hoạt tải các ô sàn truyền vào dầm
Nhịp dầm Tĩnh tải (kN/m 2 )
Hoạt tải (kN/m 2 ) g1 qds Tổng cộng
3.9.5 Xác định nội lực của dầm D2
3.9.5.1 Sơ đồ các trường hợp tải trọng Đơn vị : - g,p (kN/m)
- G,P (kN) a Tĩnh tải b Hoạt tải:
Biểu đồ nội lực của các trường hợp tải trọng như sau: a Biểu đồ nội lực của tĩnh tải:
Biểu đồ nội lực của trường hợp hoạt tải 1,2,3,4,5,6,7:
Moment các trường hợp hoạt tải 1,2,3,4,5,6,7:
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Lực cắt các trường hợp hợp tải 1,2,3,4,5,6,7:
Mmax = Mtt + ∑Mht +, Qmax = Qtt + ∑Qht +
Mmin = Mtt + ∑Mht -, Qmin = Qtt + ∑Qht -
Kết quả tổ hợp nội lực được thể hiện trong các bảng tính sau:
Bảng 3.4: Bảng tổ hợp momen dầm D2
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m) Tổ hợp
TT HT1 HT2 HT3 HT4 HT5 M min M max M ttoán
Bảng 3.5: Bảng tổ hợp lực cắt dầm D2
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m) Tổ hợp
TT HT1 HT2 HT3 HT4 HT5 Q min Q max |Q| max
3.9.6 Tính toán cốt thép cho dầm D2
3.9.6.1 Tính toán cốt thép dọc a Với tiết diện chịu momen âm:
Do cánh dầm nằm trong vùng chịu kéo nên ta bỏ qua sự làm việc của cánh Lúc này tính tiết diện hình chữ nhật (b h)
Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo: a
→ Chiều cao làm việc của tiết diện: h0 = h - a
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
+ Kiểm tra αm theo điều kiện hạn chế:
- Nếu αm > αR: tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền bê tông hoặc tính cốt kép
- Nếu αm ≤ αR: tính toán đặt cốt đơn
Với αR: hệ số tra bảng (bảng E2 -TCXDVN 356 - 2005) phụ thuộc vào cấp độ bền bê tông, nhóm cốt thép chịu kéo và điều kiện làm việc
+ Tính ζ: nếu αm ≤ αR thì từ αm tra bản phụ lục E - TCXDVN356 - 2005 ta được hệ số ζ hoặc tính theo công thức = 0,5 (1+ 1− 2 m )
+ Tính toán diện tích cốt thép yêu cầu:
+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Điều kiện: μmin ≤ μ tt ≤ μmax
(Với bê tông B25,cốt thép nhóm CII có ζR = 0,623; Rb = 14.5 MPa; Rs = 280MPa) Hàm lượng cốt thép hợp lý: μ = (0,6 ÷ 1,2) % b Với tiết diện chịu momen dương:
Tại tiết diện chịu momen dương, có cánh nằm trong vùng nén, tham gia chịu lực với sườn nên ta phải kể vào trong tính toán
Bề rộng cánh bf ’ dùng để tính toán: bf ’ = b + 2 Sc
Sc là bề rộng mỗi bên cánh, được xác định từ mép bụng dầm, không vượt quá 1/6 nhịp tính toán của dầm và 1/2 khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc.
- Với các nhịp dầm từ trục A-B, E-F ta có :
- Với các nhịp dầm B-C và D-E ta có :
- Với các nhịp dầm từ trục C-D ta có :
Xác định vị trí trục trung hòa:
Gọi Mf : là momen uốn khi trục trung hòa đi qua mép giữa cánh và sườn
Nếu M ≤ Mf : trục trung hòa qua cánh, tính toán theo tiết diện chữ nhật bf ’ h
Nếu M ≥ Mf : trục trung hòa đi qua sườn, tính toán theo tiết diện chữ T
Với M: momen dương tại tiết diện đang xét
- Với các nhịp dầm từ trục A-B, E-F:
Giả thiết a = 40mm là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo
→ Chiều cao làm việc h0 = h – a = 400 – 40 = 360 (mm)
Giá trị lớn nhất của các momen dương tại các nhịp dầm từ trục 1-2, 4-5 là :
Vậy trục trung hòa đi qua cánh ,tính toán theo tiết diện chữ nhật bf ’ h = 1700 400 (mm)
Giả thiết a@ mm là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo
→ Chiều cao làm việc h0 = h – a = 400 – 40 = 360 (mm)
Giá trị momen dương lớn nhất tại các nhịp B-C và D-E là
Vậy trục trung hòa đi qua cánh ,tính toán theo tiết diện chữ nhật bf ’ h = 2366 x 400 (mm)
Giả thiết a@ mm là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo
→ Chiều cao làm việc h0 = h – a = 400 – 40 = 360 (mm)
Giá trị momen dương lớn nhất tại các nhịp C-D là
Vậy trục trung hòa đi qua cánh ,tính toán theo tiết diện chữ nhật bf ’ h = 1866 x 400 (mm)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Bảng 3.6: Bảng tính thép dọc dầm D1
NHỊP Tiết diện Cốt thép
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (%) (cm 2 ) (%)
3.9.7 Tính toán cốt thép đai cho dầm D2
- Đoạn gần gối tựa : Kiểm tra điều kiện tính toán:
+ Xác định các giá trị q1= g + p/2, Mb=φb2.(1+φ7+φn).Rb.b.h0 2 → C+ Xác định khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt đai:
+ Kiểm tra điều kiện: 2,5.Rbt.b.h0 ≥ Qbo ≥ φb3.(1+φn).Rbt.b.h0
Nếu: Qbo < φb3.(1+φn).Rbt.b.ho → lấy Qbo φb3.(1+φn).Rbt.b.ho
Nếu: Qbo > 2.5 Rbt b.ho → lấy Qbo=2.5.Rbt.b.ho
Nếu :Q ≤Qbo: bê tông đủ khả năng chịu cắt ,bố trí cốt đai theo cấu tạo
Nếu :Q >Qbo: cần tính toán cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính:
+ φw1: hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện ,được xác định theo công thức φw1 = 1 + 5.α.μw, φw1 ≤ 1,3, α = Es/Eb, μw=Asw / (b s)
Es, Eb:modun đàn hồi của cốt thép,bê tông
Diện tích tiết diện ngang của các nhánh cốt đai được đặt trong mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện, trong khi khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc cấu kiện được xác định bởi s Hệ số φb1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, với công thức φb1 = 1 - β×Rb, trong đó β = 0,01 áp dụng cho bê tông nặng.
Nếu điều kiện: Qgối ≤ Qbt không thỏa mãn cần phải tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền cho bê tông
- Tính toán cốt thép đai:
Trong cả 2 trường hợp trên lấy qsw ≥ Q max − Q b1
+ Nếu: Qmax ≥ M b + Q h o thì qsw = Q max − Q b1 h o
+ Nếu tính được: qsw ≤ Q bmin
2.h o thì phải tính lại qsw theo công thức sau : qsw = Q max + b2 q −
Sau khi xác định qsw , chọn đường kính cốt đai và số nhánh đai
Xác định bước đai : s tt = R sw A sw
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Với dầm có chiều cao h E0mm >E0mm: sct = min(h/3; 500) = 200 mm
(1+ ) R b h 2 Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai: s = 4 n bt 0 max
- Tính đoạn giảm cốt đai ( ngoài đoạn l1 ): max
Chọn trước khoảng cách giữa các cốt đai theo điều kiện sau:
= R sw A sw s 1 ; q sw2 = R sw A sw s2 và tính: C o1 = ; C o2 =
+ TH1: q1 > qsw1 - qsw2 → l 1 = C − C sw o1 q sw1 − q max 1 sw2
+ TH2: q ≤ qsw1 - qsw2 → l1 = Q max − (Q min + q sw C 01 )
− C q 1 + Nếu: l1 ≤ l/4: thỏa mãn + Nếu: l1 > l/4 : cần chọn lại khoảng cách cốt đai s2 và tính toán lại l1
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Bảng 3.7: bảng tính cốt đai dầm
Q b.o Q Đ.kiện t.toán Đai dự kiến
Q bt Đ.kiện h.chế s tt s max s ct l 1 K.tra đoạn g.nhịp
Bố trí cốt đai dài (kN/m) (mm) ỉ s n q sw
(m) (kN) (kN) g p q 1 b h a h o h f (kN) (kN) (kN) (N/mm) (mm) (mm) (mm) (m)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
TÍNH TOÁN KHUNG KHÔNG GIAN
Các qui phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế
Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép: TCVN 5574-2012;
Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995;
Nhà cao tầng - thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối: TCXD 198:1997;
Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện
4.2.1 Chiều dày sàn Đối với các sàn tầng ta chọn như phần tính sàn với các ô sàn 100mm; Đối với các sàn tầng hầm yêu cầu cao về chịu tải trọng và chống thấm nên ta chọn chiều dày sàn 300mm
Chiều cao dầm chính thường được lựa chọn theo nhịp: hd = (1/16 – 1/12).Ld
Chiều cao dầm phụ thường được lựa chọn theo nhịp: hd = (1/20 – 1/12).Ld b l o b ob 31
Chiều rộng dầm thường được lấy bd = (0,3 – 0,5).hd
Với dầm chính có nhịp lớn nhất 7,5m ta chọn sơ bộ hd = 0,55m và bd = 0,3m
Với dầm phụ có nhịp lớn nhất 6,5m ta chọn sơ bộ hd = 0,45m và bd = 0,2m
Với các dầm bo ta chọn sơ bộ hd = 0,45m và bd = 0,2m
Kích thước tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công:
Về kiến trúc: Theo yêu cầu về thẩm mỹ và yêu cầu về sử dụng không gian;
Về kết cấu: Kích thước tiết diện, cột, dầm đảm bảo độ bền và độ ổn định;
Về thi công: việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc chế tạo, lắp dựng, luân chuyển ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông
Kích thước cột cần đảm bảo sự ổn định, với độ mảnh được giới hạn theo công thức lo = ψ.l, trong đó ψ là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng và liên kết ở hai đầu cấu kiện, với ψ = 0,7.
Hình 4.2 Sơ đồ lí tưởng của cột b là bề rộng tiết diện chữ nhật l o 3, 6.0, 7
Diện tích sơ bộ của cột xác định theo công thức:
Fsb diện tích sơ bộ tiết diện ngang của cột;
R b Trong đó: k = (1,1 ÷ 1,5) → chọn k = 1,1 đối với cột giữa và k = 1,2 đối với cột biên;
Cường độ tính toán chịu nén của bê tông B25 là Rb = 25 MPa Lực dọc trong cột (N) chưa được tính toán, do đó ta cần giả định giá trị này để tiếp tục phân tích.
N = ms.q.Fxq, trong đó tải trọng do sàn, dầm và tường được phân bố đều trên diện tích 1m², với giá trị bình quân từ 10 đến 12KN/m² Để tính toán, chúng ta chọn q = 10KN/m², và mS là số sàn phía trên tiết diện đang xét.
FS: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Hình 4.3 Sơ đồ truyền tải của sàn về cột
Sơ bộ chọn tiết diện cột xem phụ lục 1
Chiều dày thành vách t chọn theo các điều kiện sau: t>Chọn chiều dày vách thang máy 250mm.
Tải trọng tác dụng vào công trình
4.3.1 Cơ sở tính toán tải trọng
Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình căn cứ Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động 2737 - 1995:
Tĩnh tải: Giải pháp kiến trúc đã lập, cấu tạo các lớp vật liệu;
Hoạt tải sử dụng: dựa vào tiêu chuẩn với từng loại công năng;
Hoạt tải gió: tải trọng gió tĩnh
4.3.2 Tải trọng thẳng đứng a) Tĩnh tải sàn
Trọng lượng các lớp sàn: dựa vào cấu tạo kiến trúc lớp sàn, ta có:
Tĩnh tải tiêu chuẩn: g tc (daN/cm 2 );
Trong đó: g tt (daN/cm 2 )
(daN/cm 2 ): trọng lượng riêng của vật liệu; n: hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995
(Không tính tải trọng bản BTCT vì etabs đã tính với hệ số vượt tải 1,1)
(Chi tiết tính toán được trình bày trong bảng 2.1 – 2.4 phụ lục 2)
Ô sàn đáy bể chịu thêm tĩnh tải từ nước, với giá trị g tt = h.n = 10000.1,6.1,1 = 17600 N/m2, tương đương 6 kN/m2 Đối với các ô sàn có tường đặt trực tiếp trên sàn mà không có dầm đỡ, tải trọng của tường và lan can được xem là phân bố đều trên bề mặt sàn.
Ta có công thức quy đổi tải trọng tường trên ô sàn về tải trọng phân bố trên ô sàn: tt t s
St (m 2 ): diện tích bao quanh tường;
Llc (m): chiều dài lan can; nt, nc, nv, nlc: hệ số độ tin cậy đối với tường, cửa và vữa;
= 0,11(m): chiều dày của mảng tường 110mm;
= 0,22 (m): chiều dày của mảng tường 220mm; v = 0,015 (m): chiều dày của lớp vữa trát tường;
= 15 (KN/m 3 ): trọng lượng riêng của tường (khối xây gạch có lỗ);
= 16 (KN/m 3 ): trọng lượng riêng của vữa trát tường; c = 0.4 (KN/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa kính khung thép; lc = 0.36 (KN/m): trọng lượng của 1m lan can;
Si (m 2 ): diện tích ô sàn đang tính toán;
Tổng tĩnh tải từng ô sàn tầng điển hình được tính bằng công thức g tt = g tt t-s + g tt s (daN/m²) Để xác định tải trọng do tường xây truyền lên sàn, cần chia ô sàn thành các ô nhỏ hơn Mặt bằng phân chia ô sàn tầng 1 có thể tham khảo tại phụ lục 2, hình 2.1, và thông tin chi tiết cho sàn tầng 1 được trình bày trong phụ lục 2 (bảng 2.5).
Mặt bằng phân chia ô sàn tầng 2-9:xem phụ lục 2, hình 2.2 Đối với sàn tầng 2-9 xem phụ lục 2 (bảng 2.6)
Mặt bằng phân chia ô sàn tầng áp mái:xem phụ lục 2, hình 2.3 Đối với sàn tầng áp mái xem phụ lục 2 (bảng 2.7) c) Tĩnh tải tác dụng lên dầm
Trọng lượng phần bê tông : Khai báo hệ số trọng lượng bản thân bằng 1,1 để phần mềm tự tính t t t v g
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh v
Trọng lượng phần vữa trát của dầm được tính thành tải trọng phân bố lên suốt chiều dài mỗi dầm theo công thức sau: tt v (daN/m)
Trong đó: n : hệ số độ tin cậy n=1.3 : trọng lượng riêng 00 (daN/m 3 ) : chiều dày của lớp trát b : chiều rộng dầm
=0.015m h : chiều cao dầm (từ cốt sàn đến đáy dầm) hb : chiều dày sàn
Kết quả tính toán tải trọng do trọng lượng lớp vữa của dầm được trình bày trong bảng 2.8 (xem phụ lục 2) Đối với tải trọng tường xây phân bố trên dầm, để đơn giản hóa trong tính toán, chúng ta bỏ qua phần diện tích lan can Công thức tính tải trọng tường trên dầm được xác định là: tt (KN/m) = l d.
Bản vẽ bố trí dầm được thể hiện như các hình sau:
Mặt bằng phân chia dầm tầng 1:xem phụ lục 2, hình 2.4
Mặt bằng phân chia dầm tầng 1:xem phụ lục 2, hình 2.5
Mặt bằng phân chia dầm tầng 1:xem phụ lục 2, hình 2.6
Bảng tải trọng tường phân bố trên dầm tầng 1 xem phụ lục 2 ( bảng 2.9)
Bảng tải trọng tường phân bố trên dầm tầng 2-9 xem phụ lục 2 ( bảng 2.10)
Bảng tải trọng tường phân bố trên dầm tầng áp mái được trình bày trong phụ lục 2 (bảng 2.11) Đối với dầm đáy bể nước, tĩnh tải được xác định bằng tĩnh tải g, do tải trọng thành bể phân bố đều trên dầm đáy bể cùng với tải trọng từ các lớp vữa trát dầm.
Bể nước có kích thước h b l = 1,6 4,5 4,8 = 34,56 (m 3 )
Tĩnh tải thành bể phân bố đều trên dầm bể : q = g H bê U82 1,6 = 8931,2 (N/m)= 8,93 (kN/m) e) Hoạt tải
Hoạt tải tiêu chuẩn p tc (KN/m²) được xác định theo bảng 3, trang 6 TCVN 2737-1995 Để tính toán hoạt tải, cần tra cứu bảng theo từng loại phòng chức năng và nhân với hệ số vượt tải n, từ đó có được hoạt tải tính toán p tt (daN/m²) Trong trường hợp các ô sàn chịu nhiều loại hoạt tải, ta sẽ chọn giá trị lớn nhất để thực hiện tính toán.
Theo TCVN 2737-1995, mục 4.3.4 quy định về việc tính toán tải trọng cho dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột và móng Cụ thể, tải trọng toàn phần có thể được giảm đối với các phòng được liệt kê tại mục 1, 2, 3, 4, 5 (theo bảng 3 - Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang) Khi diện tích A lớn hơn 9m², cần nhân với hệ số ψA1 để xác định tải trọng phù hợp.
Diện tích chịu tải được tính bằng mét vuông (m²) cho các phòng được liệt kê trong mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 theo Bảng 3 - Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn và cầu thang (TCVN 2737-1995, Mục 4.3.1) Đối với trường hợp diện tích A lớn hơn 26m², cần nhân với hệ số ψA2.
(Chi tiết tính toán hoạt tải được trình bày trong bảng 2.12 – 2.13 phụ lục 2)
4.3.3 Thành phần tĩnh của tải trọng gió
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Giá trị áp lực gió Wo được xác định theo bản đồ phân vùng, với công trình xây dựng tại thành phố Bắc Ninh thuộc vùng II.B có Wo = 0,95 (KN/m²) Hệ số k được tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, tra cứu từ bảng 5 trong TCVN 2737-1995 Hệ số khí động c cũng được lấy từ TCVN 2737-1995.
Tải trọng gió tĩnh tác dụng vào 1 phương của công trình gồm thành phần đón gió và hút gió:
Quy tải trọng gió về lực tập trung ngang mức sàn (đặt ở tâm hình học của sàn):
Wj tt = γ.(Wh + Wđ).S (daN)
S = B.H (m 2 ): diện tích mặt đón gió theo phương đang xét;
B (m): bề rộng mặt đón gió (bề rộng công trình) theo phương đang xét;
Chiều cao đón gió của tầng đang xét được tính theo công thức H = 0,5.(ht + hd), trong đó ht là chiều cao của tầng trên và hd là chiều cao của tầng dưới Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió được xác định là γ = 1,2.
(Chi tiết tính toán được trình bày trong bảng 2.14 – 2.15 phụ lục 2)
Tổ hợp tải trọng
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Sử dụng phần mềm Etabs V15.2.2
Mô hình công trình với sơ đồ không gian
Khai báo đầy đủ đặc trưng vật liệu, tiết diện
Khai báo các trường hợp tải trọng tác dụng lên công trình
Chạy mô hình và xuất nội lực của từng trường hợp tải trọng
Tổ hợp tải trọng (xem phụ lục 4 tổ hợp nội lực dầm, phụ lục 6 tổ hợp nội lực cột)
4.4.2 Các trường hợp tải trọng
Khai báo vào Etabs các trường hợp tải trọng:
GX: Gió tĩnh theo phương OX (từ trái sang phải)
GXX: Gió tĩnh theo phương OX (từ phải sang trái)
GY: Gió tĩnh theo phương OY ( Từ trước ra sau)
GYY: Gió tĩnh theo phương OY ( Từ sau ra trước)
4.4.3 Các trường hợp tổ hợp
TH6 = ADD(1*TT; 0,9*HT; 0,9*GX)
TH7 = ADD(1*TT; 0.9*HT; 0.9*GXX)
TH8 = ADD(1*TT; 0,9*HT; 0,9*GY)
TH9 = ADD(1*TT; 0,9*HT; 0,9*GYY)
TH10 =ENVE(TH1: TH2; TH3; TH4; TH5;TH6; TH7; TH8; TH9)
Tổ hợp nội lực
Tiến hành tổ hợp nội lực để tìm các giá trị Mmin, Mmax tại mỗi tiết diện với 2 tổ hợp:
Tổ hợp cơ bản 1: Mmin = TT + min(HT; GX; GXX; GY; GYY)
Mmax = TT + max(HT; GX; GXX; GY; GYY)
Tổ hợp cơ bản 2: Mmin = TT + 0,9HT + 0,9min(GX; GXX; GY; GYY)
Mmax = TT + 0,9HT + 0,9max(GX; GXX; GY; GYY)
Từ đó ta sẽ tìm được tổ hợp tính toán:
Mmin = min[Mmin(THCB1), Mmin(THCB2)]
Mmax = max[Mmax(THCB1), Mmax(THCB2)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Tính toán dầm khung trục E
Hình 4.4 Sơ đồ khung trục E
Bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa; Rbt = 1,05 Mpa;
Cốt thộp nhúm CI (ỉ>8mm): Rs=Rsc"5Mpa; Rsw5MPa; Es=2,1.10 5 Mpa; Cốt thộp nhúm CII (ỉ≥10mm): Rs=Rsc(0MPa; Rsw"5MPa; Es=2.10 5 Mpa
4.6.2 Lý thuyết tính toán cốt thép dầm
Mỗi dầm được tính toán tại 3 tiết diện gồm 2 gối và giữa nhịp
Tại mỗi tiết diện có 2 giá trị Mmax và Mmin
Cốt thép chịu moment âm dùng Mmin để tính toán và cốt thép chịu moment dương dùng Mmax để tính toán m R m R
Dầm đúc liền khối với bản được xem như một phần của bản tham gia chịu lực cùng với dầm, hoạt động như cánh của tiết diện chữ T Tùy thuộc vào loại moment, âm hay dương, việc tính toán có thể bao gồm hoặc không bao gồm cánh Đối với tiết diện chịu moment âm, việc xem xét cánh là rất quan trọng trong tính toán.
Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán với tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Giả thiết lớp bê tông bảo vệ a, đối với dầm a = (3 ÷ 6)cm Tính h0
=> Diện tích cốt thép yêu cầu: A TT M
R S h 0 (cm 2 ) Nếu thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bê tông b) Với tiết diện chịu moment dương
Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính toán với tiết diện chữ T
Bề rộng cánh bf’ dùng để tính toán được xác định: bf’ = b + 2.Sc
Trong đó: b là bề rộng của dầm
Sc là độ vươn của sải cánh tính từ mép sườn của tiết diện Sc không vượt quá trị số bé nhất trong 3 giá trị sau:
1/2 khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm
1/6 nhịp tính toán của dầm
6.hf’ với hf’ là chiều cao cánh lấy bằng chiều dày bản
Xác định vị trí trục trung hoà: M f Trong đó:
Mf: giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh
Nếu M ≤ M f thì trục trung hoà đi qua cánh:
=> tính toán như đối với tiết diện chữ nhật b ' h
Nếu M > Mf thì trục trung hoà đi qua sườn
Nếu thì từ tra phụ lục ta được :
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
=> Diện tích cốt thép yêu cầu: A TT R b b.h (b ' b).h ' (cm 2 )
Nếu thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Căn cứ vào giá trị t để đánh giá mức độ hợp lí của tiết diện đã chọn
Đối với dầm, tỉ lệ cốt thép 0,8% là hợp lý Nếu cần giảm kích thước tiết diện, cần tính toán lại Khi không thể giảm kích thước, cần sử dụng A s min b h 0 Thông thường, tỉ lệ cốt thép tối thiểu cho dầm là 0,15% Đối với nhà cao tầng, tỉ lệ cốt thép tối đa cho dầm là 6%.
Bố trí cốt thép cần tuân thủ các quy định và kết quả tính toán, đồng thời phối hợp hợp lý giữa các đoạn dầm để đảm bảo thuận lợi cho quá trình thi công.
Kết quả được trình bày ở bản vẽ kết cấu KC-02 và KC-03
4.6.3 Tính toán cốt thép đai dầm a) Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm Ở những đoạn dầm có lực cắt Q lớn, moment M và lực cắt Q sẽ gây ra những ứng suất kéo chính tách bụng dầm thành những dải nghiêng Thông thường, khi ứng suất nén chính không vượt quá cường độ chịu nén Rb của bê tông thì bê tông không bị phá hoại Tuy nhiên, do bụng dầm chịu ứng suất nén và kéo theo 2 phương vuông góc, nên làm giảm khả năng chịu nén của bê tông
Do đó, ta cần kiểm tra điều kiện sau: Qmax ≤ 0,3.φw1.φb1.Rb.b.ho
Hệ số φw1 được xác định để xem xét ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện, tính theo công thức φw1 = 1 + 5.α.μw, với điều kiện φw1 ≤ 1,3, do đó chọn φw1 = 1 Hệ số φb1 phản ánh khả năng phân phối lại nội lực của các loại bê tông khác nhau, được tính theo công thức φb1 = 1 - β.Rb, trong đó β = 0,01 áp dụng cho bê tông nặng.
Với bê tông B25 có Rb = 14,5 MPa, ta có: φb1 = 1- 0,01.14,5 = 0,85 b) Kiểm tra cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt
Q b0 (*) φb4 – hệ số bằng 1,5 đối với bê tông nặng và bằng 1,2 đối với bê tông hạt nhỏ; φn – hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc; m R min t
0 c là chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục cấu kiện c ≤ cmax 2.h0
Qbo được giới hạn trong phạm vi: Qbmin≤ Q bo ≤ Q bmax
Để đảm bảo không cần đặt cốt đai, lực cắt Q phải nhỏ hơn hoặc bằng Qb0, trong đó Qbmin được xác định bằng b3.(1 n).Rbt.b.h0 và Qbmax là 2,5.Rbt.b.ho Hệ số φb3 là 0,6 đối với bê tông nặng và 0,5 đối với bê tông hạt nhỏ.
Nếu dầm đáp ứng các điều kiện yêu cầu, không cần tính toán cốt đai, nhưng vẫn phải bố trí cốt đai theo cấu tạo Ngược lại, nếu không đặt cốt xiên, cần tiến hành tính toán cốt đai Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng được xác định bởi Q ≤ (Qb + Qsw).
Q là lực cắt được xác định từ ngoại lực ở 1 phía của tiết diện
Qb là lực cắt do bê tông chịu, ngoài công thức (*) Qb còn được xác định bằng thực nghiệm:
Chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục dọc cấu kiện được ký hiệu là C Hệ số φb2 phản ánh ảnh hưởng của loại bê tông, trong đó φb2 = 2 cho bê tông nặng và bê tông tổ ong, còn φb2 = 1,7 đối với bê tông hạt nhỏ Hệ số Φf được sử dụng để xem xét ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T khi cánh nằm trong vùng chịu nén.
Qsw là lực cắt do cốt đai chịu; Qsw
Rsw là cường độ tính toán của cốt thép đai;
Asw là diện tích tiết diện ngang của 1 lớp cốt đai; qsw là khả năng chịu cắt của cốt đai
Do dầm trong nhà chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên liên tục q1 nên công thức sẽ trở thành:
Khi chưa bố trí cốt đai: c
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh g p
Q 2 Q 2 q 1 nếu trên dầm vừa có tải trọng thường xuyên g vừa có tải trọng tạm thời p Khi tính toán người ta xác định qsw như sau:
Khi Q trong đó Q thì q max b1 sw1
Trong cả hai trường hợp trên, qswkhông được nhỏ hơn
Nếu tính được tl sw q sw thì tính lại: d) Khoảng cách tính toán của cốt đai
Sau khi tính toán khả năng chịu cắt của cốt đai ta tính s tt
A sw với n là số nhánh cốt đai, qsw là khả năng chịu cắt của cốt đai đã tính toán
Khoảng cách tối đa giữa các cốt đai phải đảm bảo không xuất hiện khe nứt nghiêng cắt qua bê tông, nhằm đảm bảo toàn bộ lực cắt được bê tông chịu đựng Do đó, giá trị c sẽ bằng smax.
Ta có s max Ở vùng gần gối tựa: s ct s ct
Trên các phần còn lại của nhịp s ct ( 3h
Khoảng cách thiết kế cốt đai scc = min (stt; sct; smax)
4.6.4 Tính toán ví dụ cho dầm B9 tầng1 a Tính toán thép dọc
Bảng 4.1.Tổ hợp nội lực dầm B9 tầng 1
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp tính toán
Mmin Mmax Mmin Mmax Mmin Mmax
➢ Với tiết diện chịu mômen âm tại gối:
Ta chọn nội lực G1 Mmin = 201,59 (kN.m)
Cánh nằm trong vùng kéo nên khi đó ta tính với tiết diện chữ nhật
Giả thiết a = 6 (cm) Chiều cao làm việc h0 = h – a ` – 6 = 54 (cm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Chọn thép 2 thanh phi 20 + 3 thanh phi 22 có As = 17,68 ( cm2)
Tương tự G2 có Mmin = 254,21(kN.m) ta chọn được
➢ Với tiết diện chịu mômen dương tại nhịp:
Ta chọn nội lực tại N có Mmax = 201,19 (KN.m)
Cánh nằm trong vùng nén nên tham gia chịu lực với dầm
Chiều rộng cánh đưa vào trong tính toán : bf = b + 2.Sc
Trong đó : Sc là trị số bé nhất trong các giá trị sau :
1/2 khoảng cách giữa 2 mép trong dầm này với dầm bên cạnh song song với nó: (1/2) × 2900 = 1450 (mm)
1/6 nhịp tính toán của dầm: (1/6) 7500 = 1250 (mm)
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
M = 201,29 kN.m < Mf Tính toán theo tiết diện hình chữ nhật (bf h)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Chọn thép 2 thanh phi 20 + 2 thanh phi 22 có As = 13,88 ( cm2)
Các dầm còn lại tính toán và chọn thép tương tự được thể hiện ở phụ lục 2 (bảng 2.17) b Tính toán cốt đai
Bảng 4.2.Tổ hợp lực cắt dầm B9 tầng 1
Phần tử Tiết diện Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp tính toán
Q min Q max Q min Q max Q min Q max |Q| max
Tính cốt đai chịu toàn bộ lực cắt, nếu cốt đai không đủ chịu đặt thêm cốt xiên
Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Đoạn gần gối tựa: h > 450 thì sct = min(h/3; 500) = min(200; 500 ) = 200 mm Đoạn giữa nhịp: h > 300 thì sct = min(3/4h; 500) = min(450; 500) = 450mm
Chọn cốt đai 8 với khoảng cách s = 150 mm và số nhánh 2 Bố trí cốt đai ở đầu gối với khoảng cách so với mép dầm là l/4 Cốt đai số nhánh 2 được chọn ở giữa nhịp.
Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính ở gối: Qmax = 162,12 kN
Ta thấy: Qmax 2,12 kN < Qbt = 495,246 kN Thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng:
Tiết diện chữ T cánh trong vùng kéo: f = 0
Không kể đến ảnh hưởng của lực dọc: = 0
M (1 )R bh 2 2.1.1,05.250.490 2 126,05.10 6 N.mm; b b2 f n bt 0 q sw R sw A sw s
Q = 118,87 kN < Qbsw = 236,72 kN; Đảm bảo khả năng chịu lực
Kết quả tính thép đai dầm khung: Xem phụ lục 2 (bảng 2.19)
4.6.5 Tính toán cốt treo a) Tính lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính b1
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Tại các vị trí dầm gác lên dầm khung, cần tính toán cốt treo để ngăn chặn hiện tượng giật đứt P Chiều cao dầm chính được xác định là hdc`0 (mm) và chiều cao dầm phụ là hdp = 400 (mm).
Hình 4.5 Sơ đồ truyền tải trọng từ sàn vào dầm phụ tầng 1
Hình 4.6 Sơ đồ truyền tải trọng từ sàn vào dầm phụ tầng 2-9
Tải trọng truyền từ dầm phụ lên dầm chính thành lực tập trung bao gồm:
Trọng lượng bản thân dầm phụ: P bt = b.h.γ.l d /2 (daN);
Trọng lượng vữa trát dầm và tường trên dầm: P t-v = g t-v l d /2 (daN);
Tải trọng sàn được truyền lên dầm, bao gồm cả tĩnh tải và hoạt tải, thường được phân bố đều và sau đó được quy đổi thành lực tập trung tác động lên dầm chính.
Với dạng tam giác: P s (g p ) 5 (daN )
Với dạng hình thang: P (1 2 l l p ) (daN )
Bảng 4.3.Tải trọng do sàn truyền vào dầm phụ Đoạn Ô Kích thước ô sàn gs ps Dạng tải Ps Ptd dầm sàn L1 (m) L2 (m) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) trọng (kN/m) (kN/m) D-E
S12 3,75 6,5 4,26 1,49 Hình thang 0,288 9,250 Bảng 4.4.Tải trọng tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính
L dp Ptd Pbt Pt-v Tổng
(m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) 11,00 96,876 11,00 1,373 109,249 b) Tính toán cốt thép
Hình 4,7: Sơ đồ tính cốt treo Diện tích cốt treo cần thiết: l 1
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
Trong đó: h0= h-a hs= hdc-hdp-a: khoảng cách từ vị trí đặt lực giật đứt đến trọng tâm tiết diện cốt thép dọc
Rsw : cường độ chịu kéo tính toán của cốt đai
P : lực tập trung do dầm phụ gác lên dầm chính lớn nhất
Số lượng đai được bố trí hai bên dầm phụ trong đoạn hs được xác định: n A sw n s A s
489,63 2.50,3 4,8 Trong đó: As: diện tích thép làm cốt đai; Chọn cốt treo ns: số nhánh đai
Chọn 6 đai mỗi bên bố trí 3 đai trong khoảng hs.
Tính toán cột khung trục E
4.7.1 Nội lực tính toán có As P,3 mm
Nội lực của cột được tổ hợp theo tiêu chuẩn 2737-1995, với việc xác định nội lực tại hai tiết diện là đầu và chân cột Tại mỗi tiết diện, sẽ tổ hợp ba cặp nội lực nguy hiểm cho hai loại tổ hợp THCB1 và THCB2 Cột được tính toán cho trường hợp chịu nén lệch tâm xiên.
Nội lực để tính toán cho cột được lấy từ kết quả tổ hợp trong đó cần xét các bộ ba nội lực như sau:
Nmax và Mx, My tương ứng;
Mxmax và N, My tương ứng;
Mymax và N, Mx tương ứng
Qui ước trong lý thuyết tính cột nén lệch tâm xiên theo phương pháp gần đúng trong sách “Tính toán tiết diện cột BTCT”- Nguyễn Đình Cống:
Mx là mômen trong mặt phẳng chứa trục x (mômen quay quanh trục y’y)
Mômen trong mặt phẳng chứa trục y, được xác định là mômen quay quanh trục x’x, cần được lựa chọn chính xác theo qui ước nội lực trong phần mềm Etabs, trong đó trục x tương ứng với trục 2 và trục y tương ứng với trục 3.
Hình 4.7 Quy ước trong tính toán lệch tâm xiên Giá trị nội lực cột khung trục E được thể hiện trong các bảng phục lục 2
4.7.2 Các đại lượng đặc trưng a) Chiều dài tính toán cột
Kí hiệu lo là chiều dài tính toán được xác định theo sơ đồ biến dạng của cột, với giá trị bằng chiều dài bước sóng khi cột mất ổn định: lox = loy = ψ.l Độ mảnh của cột được xác định dựa trên các điều kiện nhất định.
Bán kính quán tính của cột: ; Độ mảnh theo 2 phương:
=> Độ mảnh: λgh là độ mảnh giới hạn Với cột nhà λgh = 120
Cx: là kích thước cột song song với trục Ox
Cy: là kích thước cột song song với trục Oy
Với tiết diện chữ nhật b.h thì i = 0,288.b (hoặc 0,288.h) c) Momen trong cột
Mx là moment có phương tác dụng theo phương OX của hệ toạ độ tổng thể Mx M33
My là moment có phương tác dụng theo phương OY của hệ toạ độ tổng thể My M22
M33 là moment uốn quanh trục 3 (trục toạ độ địa phương của phần tử cột)
M22 là moment uốn quanh trục 2 (trục toạ độ địa phương của phần tử cột) d) Trình tự và phương pháp tính toán l ox x i x l oy y i y max( x , y
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh x l ox i l ox
Tính toán cột theo trạng thái giới hạn thứ nhất
Nguyên tắc áp dụng phương pháp gần đúng trong tính toán cốt thép là biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành lệch tâm phẳng tương đương Điều kiện cần thiết để sử dụng phương pháp này là 0,5 Cx.
Cột được thiết kế cho từng tầng, với việc tính toán tại hai tiết diện chính: đỉnh cột và chân cột Mỗi tiết diện sẽ được phân tích với ba cặp nội lực được lấy từ bảng tổ hợp.
Nmax, M tư , M tư , Xác định kích thước cột theo 2 phương Cx và Cy
Xác định chiều dài tính toán của cột theo 2 phương: l 0x = l 0y = ψ.l = 0,7.l
Xác định độ mảnh theo 2 phương: ;
Xác định hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc: hệ số εx và εy
Khi λx = λy ≤ 28 có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc lấy εx = εy = 1 Khi λx = λy > 28 cần xét đến ảnh hưởng của uốn dọc:
Với, Ncr là lực dọc tới hạn, có thể được xác định bằng nhiều công thức thực nghiệm
Trong đồ án tính theo modun đàn hồi Eb: N cr 2,5.E b J l 2 o ;
Xác định giá trị moment gia tăng khi xét ảnh hưởng của uốn dọc:
Mx1 = εx.Mx, My1 = εy.My Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e ax e ay
600; C x / 30,1cm) 600; C y / 30,1cm) Độ lệch tâm thực tế: y l oy i l oy
12 max (L / max (L / e x e y e ox e oy e ax e ay
Xác định phương tính toán theo bảng sau:
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện M x1 M y1
M1 = Mx1; M2 = My1 ea = eax + 0,2.eay h = Cy; b = Cx
M1 = My1; M2 = Mx1 ea = eay + 0,2.eax
Giả thiết a là khoảng cách từ trọng tâm As đến mép tiết diện gần nhất:
Tính ho = h - a là chiều cao làm việc của tiết diện
Tính Za = h - 2a là khoảng cách giữa trọng tâm As và As ’ Tính chiều cao vùng nén x 1 N
R b b Xác định hệ số chuyển đổi m0:
Tính moment tương đương quy đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng
Xác định độ lệch tâm tĩnh học e 1 M
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea xuất hiện do các yếu tố không được tính toán như sai lệch kích thước hình học, cốt thép đặt không đối xứng và bê tông không đồng chất Để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế, giá trị ea không được nhỏ hơn 1/600 chiều dài tính toán của cấu kiện và 1/30 chiều cao của tiết diện.
Xác định độ lệch tâm ban đầu:
Xác định khoảng cách từ điểm đặt lực N đến trọng tâm cốt thép As: e
Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị vùng nén x1 để phân biệt các trường hợp tính toán e) Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi h 0 e 1 e a h 0 1 0, 6 x 1
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
=> Tính toán gần như nén đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm:
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Khi 14 < < 104 thì lấy theo công thức: = 1,028 – 0,0000288 – 0,0016
Diện tích toàn bộ cốt thép: A st f) Trường hợp 2: Khi e 0 0, 30 , đồng thời x 1 > R h 0 h 0
=> tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
Xác định chiều cao vùng nén: x 1
Diện tích toàn bộ cốt thép: A st
Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt theo chu vi g) Trường hợp 3: Khi h 0 đồng thời x 1 ≤ R h
=> Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
Diện tích toàn bộ cốt thép: A st k R S Z Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt theo chu vi h) Nhận xét kết quả
Giá trị cốt thép có thể âm hoặc dương
Nếu cốt thép âm: do tiết diện cột quá lớn Cần giảm kích thước tiết diện cột hoặc cấp độ bền bê tông hoặc bố trí thép cấu tạo
Nếu cốt thép dương, tính hàm lượng cốt thép:
Trong đó: 0 2 min lấy theo độ mảnh l 0 cho theo bảng sau (TCXDVN 5574-2012): r l 0 r < 17 17 ÷ 35 35 ÷ 83 > 83 min (%) 0,05 0,1 0,2 0,25
Giá trị tối đa của vật liệu được xác định dựa trên quan điểm sử dụng Để hạn chế việc sử dụng thép, người ta thường quy định giá trị tối đa là 3% Tuy nhiên, để đảm bảo sự kết hợp hiệu quả giữa thép và bê tông, giá trị tối đa thường được thiết lập ở mức 6%.
Những cột có hàm lượng cốt thép bé tạo, thoả mãn điều kiện: A a
4.7.3 Tính toán ví dụ cho cột C11 tầng 1 hoặc âm thì đặt thép theo cấu
Bảng 4.5.Tổ hợp nội lực cột C11 tầng 1
Tính toán tổ hợp nội lực cho cột C11 với kích thước tiết diện Cx = 35 cm và Cy = 35 cm Chiều cao lox = loy = 0,7Hc = 0,7 x 3 = 2,1 m Xác định tham số độ mãnh của cột theo các phương khác nhau.
Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực lớn nhất để tính toán:
Nmax = - 2433,007 (kN); Mx = -15,425 (kN.m); My = -19,924(kN.m); min t min
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
M1 = My1 = 19,924 kN.m; M2 = Mx1 = 15,425 kN.m; Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = eay + 0,2 eax = 1 + 0,2.1 = 1,2 cm
Với eax; eay: Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo phương trục X, Y e ax e ay x 1 h
Với kết cấu siêu tĩnh eo = max (e1, ea) = max (1,2 ; 1,16) = 1,2 cm
Tính toán gần như nén đúng tâm (lệch tâm rất bé):
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:
Từ kết quả tính toán ta chọn bố trí 8 25 có Aschon = 39,25 cm 2
Ta tính tương tự cho các cột còn lại.Kết quả tính toán thép cột xem phụ lục 2
Việc bố trí cốt thép cần tuân thủ các quy định và kết quả tính toán, đồng thời phối hợp cốt thép giữa các cột ở các tầng để đảm bảo thuận lợi cho thi công Đặc biệt, cốt dọc phải được bố trí chính xác để đạt hiệu quả tối ưu trong quá trình xây dựng.
40cm b) Đối với cốt đai: cm và khoảng cách tối đa là ỉđmin ; ỉmax
Ta chọn ỉđ = 8 mm là thỏa món
Rsc> 400 MPa o = 400 mm Khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà thì k = 10 và a0 = 300mm đ ≤10ỉmin mm 400mm đ ≥ max t 3%
Khu nhà ở Homeland - Tỉnh Bắc Ninh
8 14,5 Chiều dài đoạn nối chồng cốt thép lấy theo TCXDVN 356 :2005 : lan = = !,83 Lấy 30