SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ
Xuất phát từ mục tiêu xây dựng đất nước trong thời kỳ đổi mới, báo cáo chính trị của Ban chấp hành TW Đảng khóa VII đã định hướng quy hoạch phát triển đô thị đến năm 2020, cho phép huy động mọi nguồn vốn để cải tạo và xây dựng đô thị, đồng thời giữ gìn trật tự và kỷ cương Trong đó, phát triển nhà ở đô thị và cải tạo trường học là những lĩnh vực ưu tiên, thực hiện thông qua các dự án kinh doanh và sự trợ giúp từ các tổ chức trong và ngoài nước Ngành xây dựng ngày càng đóng vai trò thiết yếu trong chiến lược phát triển đất nước, với vốn đầu tư xây dựng cơ bản chiếm tỷ trọng lớn trong ngân sách nhà nước Những năm gần đây, chính sách mở cửa nền kinh tế đã nâng cao mức sống của người dân, kéo theo nhu cầu học tập, nghỉ ngơi và giải trí cao hơn Trường đại học Quảng Nam được xây dựng trên trục đường Hùng Vương nhằm đáp ứng những nhu cầu này.
VỊ TRÍ, ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
Vị trí, địa điểm xây dựng công trình
Trường đại học Quảng Nam sẽ được xây dựng tại số 102 đường Hùng Vương, thành phố Tam Kỳ, trên diện tích 3200m2 Dự án được quy hoạch chặt chẽ để khắc phục các ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, đồng thời tận dụng những yếu tố tự nhiên thuận lợi như ánh sáng, gió, tầm nhìn và cảnh quan cao ráo, bằng phẳng.
10 Đông giáp : Khu dân cư
Tây giáp : Đường Nguyễn Đình Chiểu
Nam giáp : Đường Lê Lợi
Bắc giáp : Đường Hùng Vương
Điều kiện tự nhiên, khí hậu, địa chất thủy văn
Khu vực Miền Trung Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với mùa khô từ tháng 2 đến tháng 8, thường có gió mùa Trong khi đó, mùa mưa lũ kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12, với lượng mưa chiếm tới 75% tổng lượng mưa hàng năm.
+ Nhiệt độ trung bình năm là: 25,6 o C
+ Nhiệt độ cao trung bình là: 29,8 o C
+ Nhiệt độ thấp trung bình là: 20 - 25 o C
+ Độ ẩm tương đối trung bình năm : 82 %
+ Độ ẩm cao nhất trung bình năm: 90 %
+ Độ ẩm nhỏ nhất trung bình năm: 75 %
+ Độ ẩm nhỏ nhất tuyệt đối: 18 %
+ Từ tháng 04-09: gió Đông
+ Từ tháng 10-03: gió Bắc và Tây bắc
+ Tốc độ gió mạnh nhất: 40 m/s
Khu đất xây dựng trường tại số 102 đường Hùng Vương, thành phố Tam Kỳ, có địa hình cao ráo và bằng phẳng, rất lý tưởng cho việc thi công do không có dốc Để chuẩn bị mặt bằng, chỉ cần tiến hành san dọn và vệ sinh sơ bộ.
+ Lớp 4: Cát hạt trung, dày 8.2m
+ Lớp 5: Cát thô lẫn cuội sỏi
+ Nước ngầm tồn tại trong lớp đất sét pha, mực nước ngầm nằm khá sâu so với mặt đất hiện tại cote=-5,8
Nền đất tại vị trí xây dựng công trình có tính đồng nhất cao với các lớp đất có sức chịu tải tốt Đặc biệt, lớp cát thô lẫn cuội sỏi được đánh giá là rất lý tưởng để đặt mũi cọc, đảm bảo tính ổn định cho công trình.
HÌNH THỨC QUY MÔ ĐẦU TƯ VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
Hình thức đầu tư
Xây dựng mới hoàn toàn gồm các hạng mục :
+ Phòng học tập, khu tiếp đón sinh viên
+ Bồn hoa cây cảnh
+ Hệ thống cấp, thoát nước
+ Hệ thống điện, điện chiếu sáng, chống sét, phòng cháy chữa cháy hoàn chỉnh.
Quy mô đầu tư
- Cao: Tầng hầm: 3m Tầng 1: 3,9m Tầng 2-12: 3,6m
- Cấp công trình : Cấp II
- Niên hạn sử dụng : 70 năm
Các giải pháp thiết kế
3.3.1 Giải quy hoạch tổng mặt bằng:
- Công trình được bố trí theo hình khối chữ nhật, mặt chính quay về hướng Đông
Khu đất xây dựng công trình nằm trên trục đường giao thông chính, vì vậy thiết kế tổng mặt bằng cần đáp ứng đầy đủ yêu cầu hoạt động bên trong công trình và đảm bảo mối quan hệ hài hòa giữa công trình chính và các công trình phụ trợ khác.
- Công trình chính đóng vai trò trung tâm trong bố cục mặt bằng và không gian kiến trúc của khu vực
Công trình được thiết kế với tầm nhìn thoáng đãng, tận dụng gió và ánh sáng tự nhiên, mang lại không gian sống thoải mái Kết hợp các khu vực mở với cây xanh, vườn hoa và khu vui chơi giải trí, tạo nên một cảnh quan phong phú và hấp dẫn cho toàn bộ công trình.
- Dây chuyền công năng rõ ràng liên tục, dễ dàng trong quá trình sử dụng và quản lý
- Hệ thống giao thông xung quanh thuận lợi, không chồng chéo
3.3.2 Giải pháp thiết kế kiến trúc
3.3.2.1 Giải pháp mặt bằng Đây là khâu quan trọng nhằm thoả mãn dây chuyền công năng, tổ chức không gian bên trong, đó là bước đầu quan trọng trong việc hình thành các ý tưởng thiết kế kiến trúc Mặt bằng phải thể hiện tính trung thực trong tổ chức dây chuyền công năng sao cho khoa học chặt chẽ, gắn bó hữu cơ, thể hiện phần chính phần phụ Mặt bằng nhà phải gắn bó với thiên nhiên, phù hợp với địa hình khu vực và quy mô khu đất xây dựng, vận dụng nghệ thuật mượn cảnh
Mặt bằng công trình theo phương án này được tổ chức như sau:
Trường học được thiết kế với nhiều tiện ích hiện đại, bao gồm tầng hầm dành cho bãi đỗ xe và máy phát điện Tầng 1 là sảnh đón tiếp thông tin cùng khu cafe và căn tin phục vụ nhu cầu sinh viên Tầng 2 được bố trí cho khu thực hành, trong khi từ tầng 3 đến tầng 10, mỗi tầng có 3 phòng học và 2 giảng đường Tầng 11 là khu vực mượn sách và đọc sách, còn tầng 12 chứa các hội trường lớn Giao thông trong công trình được thiết kế theo phương ngang dọc với chiều rộng 2 m, và mỗi tầng có diện tích 930.1 m².
Chung cư được xây dựng gần các công trình hiện có, do đó cần có giải pháp mặt bằng hợp lý, đảm bảo phù hợp với điều kiện thực tế và tuân thủ đúng quy phạm xây dựng.
Giải pháp thiết kế mặt bằng như vậy đảm bảo được tiêu chuẩn Việt Nam cho các chung cư hiện nay
- Do tính đặc thù của công trình nên việc thiết kế, tổ hợp hình khối mặt đứng công trình phải đạt được tính đặc thù của nó
- Mặt đứng của công trình có bố cục thống nhất với mặt bằng, mang tính hiện đại, hài hoà với nhau và với các công trình xung quanh
Sử dụng thủ pháp nhịp điệu thông qua sự lặp lại có quy luật của các hình dạng như dãy cửa sổ, cửa chính và ô ban công, cùng với khoảng cách đều đặn giữa chúng, giúp tạo ra sự hài hòa và tính động cho công trình.
Việc xử lý các gờ tường và đường chỉ ngang tại vị trí thành ban công, cùng với việc chia tỷ lệ và bố trí ô cửa đi, cửa sổ một cách hợp lý, đã mang lại sự linh hoạt và thẩm mỹ cho công trình.
Mặt đứng công trình cần được tổ chức hình khối hài hòa để tạo thành một quần thể kiến trúc thống nhất, đồng thời phải gây ấn tượng mạnh mẽ và có tính thẩm mỹ cao Bên cạnh đó, công trình cũng cần đảm bảo tính lâu dài, không bị lạc hậu theo thời gian.
Mặt đứng công trình được thiết kế đơn giản nhưng mang lại sức truyền cảm và sự sang trọng Bên cạnh vẻ đẹp riêng biệt, cần chú ý đến sự hài hòa với các công trình xung quanh để tạo nên tổng thể ấn tượng.
Mặt đứng kiến trúc được thiết kế để đáp ứng yêu cầu tổ chức không gian chung của toàn trường, phù hợp với công năng sử dụng của mặt bằng Toàn bộ mặt đứng có khối hình rõ ràng, hài hòa với dáng vẻ thanh thoát và vững chãi Các mảng kính mang lại cảm giác sáng sủa cho công trình.
13 công trình, kết hợp với những khoảng sảnh, ban công nhô ra tạo thành các dãi làm cho công trình có hình khối kiến trúc bề
Mặt cắt công trình được xây dựng dựa trên mặt bằng và mặt đứng thiết kế, thể hiện mối liên hệ nội bộ theo phương thẳng đứng giữa các tầng Nó cung cấp sơ đồ kết cấu bố trí làm việc trong công trình, bao gồm chiều cao thông thuỷ giữa các tầng và giải pháp cấu tạo cho dầm, sàn, cột, tường, cửa, v.v.
Giải pháp kết cấu
Kiến trúc và kết cấu có mối liên hệ chặt chẽ, với hình dáng và không gian kiến trúc phụ thuộc vào hệ kết cấu của công trình Giải pháp kết cấu cần đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hiện tại và lâu dài, đảm bảo độ bền vững và yêu cầu về phòng cháy chữa cháy, đồng thời phù hợp với điều kiện thi công Việc lựa chọn vật liệu đóng vai trò quyết định trong việc xác định giải pháp kết cấu và kiến trúc, đảm bảo vật liệu bền, tương xứng với cấp công trình, dễ tạo hình và thích ứng với điều kiện thi công.
Công trình xây dựng bao gồm một tòa nhà 12 tầng với kết cấu chịu lực chính là hệ khung bê tông cốt thép Móng của tòa nhà được thiết kế là móng cọc ép bằng bê tông cốt thép để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Tường bao dày 220 được xây bằng gạch ống, có khả năng cách nhiệt tốt, nhẹ nhàng và dễ dàng kết hợp, tạo nên khối xây vững chắc Tường ngăn giữa các phòng có độ dày 220, trong khi tường hành lang và khu vệ sinh có độ dày 110.
Cột, dầm và sàn được thi công bằng bê tông tại chỗ, trong đó hệ dầm dọc không chỉ giúp chia nhỏ các ô sàn mà còn chịu tải trọng từ các tường xây trên nó, đồng thời tạo ra độ cứng không gian cho công trình.
Chiều cao tầng điển hình là 3,6m Giải pháp khung BTCT với dầm đổ toàn khối, bố trí các dầm trên đầu cột và gác qua vách cứng.
Các giải pháp kỹ thuật khác
Tuyến điện trung thế 15KV được lắp đặt ngầm dưới đất, kết nối với trạm biến thế của công trình Bên cạnh đó, công trình còn được trang bị hệ thống điện dự phòng với hai máy phát điện đặt tại tầng hầm Khi nguồn điện chính bị mất, máy phát điện sẽ tự động cung cấp điện cho công trình.
14 điện cho các trường hợp sau:
- Các hệ thống phòng cháy chữa cháy, bơm nước
- Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ
- Hệ thống máy tính và các dịch vụ quan trọng khác
Công trình sẽ lắp đặt 4 bồn nước có dung tích 40 m³ trên tầng mái Nước sẽ được bơm từ hệ thống cấp nước của thành phố lên bể thông qua máy bơm, với quá trình điều khiển hoàn toàn tự động Nước sau đó sẽ được dẫn qua các đường ống kỹ thuật để phục vụ các vị trí lấy nước cần thiết.
- Nước mưa trên mái, ban công… được thu vào phểu và chảy riêng theo một ống
- Nước mưa được dẫn thẳng thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố
Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua hệ thống ống riêng biệt đến bể xử lý nước thải trước khi được xả ra hệ thống thoát nước chung.
- Hệ thống xử lí nước thải có dung tích 16,5m3/ngày
- Thiết bị chống sét gồm ba bộ phận chính:
- Thiết bị chống sét trên mái dùng kim chống sét
- Thiết bị tiếp đất chống sét dùng thép tròn, chôn thẳng góc, sâu 1,5 m
Đường dẫn nối giữa phần chống sét trên mái và phần tiếp địa bao gồm hai dây thép mạ kẽm có đường kính 12mm, kết nối với kim thu lôi làm bằng thép không gỉ có đường kính 16mm, được vót nhọn ở đỉnh và dài 0,8m Chỗ nối tiếp của vật liệu thép cần được hàn để đảm bảo tính dẫn điện hiệu quả.
- Khối nhà cao tầng nên có hệ thống chống sét được thiết kế theo tiêu chuẩn quy định
20 TCN 46.84 với yêu cầu điện trở cho hệ thống chống sét R 10
3.5.4 Phòng cháy chữa cháy a Hệ thống báo cháy:
Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt ở mỗi tầng và phòng, với hệ thống báo cháy công cộng có đồng hồ và đèn báo khi phát hiện sự cố Khi phòng quản lý nhận tín hiệu báo cháy, họ sẽ kiểm soát và khống chế hoả hoạn kịp thời Hệ thống cứu hỏa bao gồm cả phương pháp bằng hóa chất và nước.
* Nước: trang bị từ bể nước tầng mái, sử dụng máy bơm xăng lưu động
Trang bị hệ thống súng cứu hỏa bao gồm ống và gai có đường kính 20mm dài 25m, cùng với lăng phun đường kính 13mm, được đặt tại phòng trực Mỗi tầng sẽ có 01 hoặc 02 vòi cứu hỏa tùy thuộc vào khoảng không gian của tầng đó Hệ thống ống nối được lắp đặt từ tầng một đến vòi chữa cháy và có các bảng thông báo cháy để đảm bảo an toàn.
Các vòi phun nước tự động được lắp đặt ở tất cả các tầng với khoảng cách 3m một cái, kết nối với hệ thống chữa cháy và các thiết bị khác như bình chữa cháy khô Ngoài ra, đèn báo cháy và đèn báo khẩn cấp cũng được bố trí ở tất cả các tầng, đặc biệt tại các cửa thoát hiểm.
* Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi quan yếu (cửa ra vào kho, chân cầu thang mỗi tầng)
3.5.5 Hệ thống thông gió chiếu sáng
Các phòng trong công trình được thiết kế để tối ưu hóa ánh sáng và thông gió tự nhiên, kết hợp với hệ thống thông gió nhân tạo Hệ thống này bao gồm cửa sổ và cửa đi để đón gió trời, cùng với quạt thông gió điện để đảm bảo không gian luôn thoáng mát và đáp ứng tiêu chuẩn về chiếu sáng và thông gió.
3.5.6 Trang bị nội thất, hoàn thiện
Trang bị nội thất công trình được thực hiện phù hợp với yêu cầu sử dụng của công trình
3.5.7 Hệ thống thông tin liên lạc
Trong nội bộ công trình mạng lưới thông tin liên lạc giữa các phòng ban bằng đường dây hữu tuyến.
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN 15 4.1.Mật độ xây dựng
Hệ số sử dụng đất
HSD là tỉ số của tổng diện tích sàn toàn công trình trên diện tích lô đất
3200 =4.19 Trong đó: SS 13413.8m 2 là tổng diện tích sàn toàn công trình không bao gồm diện tích sàn các và mái
Ta nhận thấy hệ số sử dụng đất là 4,19 không vượt quá 5 Điều này cũng phù hợp với TCXDVN 323:2004.
Kết luận và kiến nghị
Công trình được xây dựng trong khu quy hoạch của thành phố nhằm giải quyết vấn đề nhà ở cho người có thu nhập thấp, mang lại nhiều lợi ích cho chủ đầu tư và thành phố Việc đưa công trình vào sử dụng không chỉ hỗ trợ người dân mà còn tạo ra lợi ích xã hội lớn lao.
Về kiến trúc, công trình mang dáng vẻ hiện đại.mang những đặc trưng của những công
Các phòng trong công trình cao tầng được thiết kế với mối quan hệ thuận tiện nhưng vẫn đảm bảo tính độc lập cao Hệ thống đường ống kỹ thuật được tối ưu hóa ngắn gọn, giúp cho việc thoát nước diễn ra nhanh chóng.
Hệ kết cấu khung của công trình được thiết kế chắc chắn, giúp chịu được tải trọng đứng và ngang một cách hiệu quả Đồng thời, kết cấu móng vững chắc với hệ móng cọc đảm bảo khả năng chịu tải trọng lớn, mang lại sự an toàn cho công trình.
Kính đề nghị các cơ quan có thẩm quyền xem xét và phê duyệt nhanh chóng để công trình chung cư cao cấp Diamond Tower được thi công và đưa vào sử dụng sớm, nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân và công nhân trong khu vực quận cũng như thành phố.
2.Thiết kế cầu thang bộ tầng 3 lên tầng 4
3.Thiết kế khung không gian trục 4
4.Thiết kế móng khung trục 4
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN CHUNG CHO TOÀN CÔNG TRÌNH 1.Cơ sở thiết kế
+ TCXDVN 356: 2005 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép)
+ TCVN 2737 – 1995 (Tải trọng và tác động)
2.Vật liệu sử dụng cho toàn công trình a Bê tông: Sử dụng bêtông cấp độ bền B25, có các đặc trưng vật liệu như sau:
+Môđun đàn hồi: Eb = 30x10 3 Mpa = 30x10 6 (kN/m 2 )
+Cường độ chịu nén: Rb = 14,5 Mpa = 1,45 kN/cm 2
+Cường độ chịu kéo: Rbt = 1,1 Mpa = 0.11kN/cm 2 b Cốt thép: Sử dụng cốt thép AI, AII, có các đặc trưng vật liệu như sau:
+Môđun đàn hồi: Es = 21x10 4 Mpa = 21x10 7 (kN/m 2 )
+Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 225 Mpa = 22,5 kN/cm 2
+Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 225 Mpa = 22,5 kN/cm 2
+Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 175 Mpa = 17.5 kN/cm 2
+Môđun đàn hồi: Es = 21x10 4 Mpa = 21x10 7 (kN/m 2 )
+Cường độ chịu nén tính toán: Rsc = 280 Mpa = 28 kN/cm 2
+Cường độ chịu kéo tính toán: Rs = 280 Mpa = 28kN/cm 2
+Cường độ khi tính cốt ngang: Rsw = 225 Mpa = 22,5 kN/cm 2
THIẾT KẾ SÀN TẦNG 3
Bố trí hệ lưới dầm & phân chia ô sàn – mặt bằng dầm sàn tầng 3
Dựa vào bản vẽ kiến trúc và hệ lưới cột ta bố trí hệ lưới dầm kết cấu sàn
Dựa vào công năng sử dụng, kích thước và sơ đồ tính toán của các ô sàn, chúng tôi đã đánh số các ô sàn trên mặt bằng tầng 3 như dưới đây.
Hình 5.1: Mặt bằng sàn tầng 3
Sơ bộ chọn chiều dày sàn
Chọn chiều dày bản sàn theo công thức : hb = D l 1 m h min
L1 : Là cạnh ngắn của ô bản ( cạnh theo phương chịu lực)
D = 0,8 1,4 : Hệ số phụ thuộc vào tải trọng m : Hệ số phụ thuộc vào loại bản
Chiều dày của bản phải thỏa mãn điều kiện cấu tạo: h b hmin đối với sàn nhà dân dụng ( Theo TCXDVN 356 – 2005)
D = 1 lấy với loại tải trọng trung bình m = 42 lấy với loại sàn bản kê bốn cạnh m = 32 lấy với loại sàn bản loại dầm
Bảng 5.1 Bảng tính chiều dày sàn
1 S1 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
2 S2 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
3 S3 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
4 S4 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
5 S5 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
6 S6 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
7 S7 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
8 S8 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
9 S9 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm GIẢNG ĐƯỜNG 1 32 0.12 120
13 S13 2.0 3.4 1.7 Bản kê 4 cạnh HÀNH LANG, SẢNH 1 42 0.05 100
14 S14 3.9 9.4 2.41 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
15 S15 3.9 9.4 2.41 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
16 S16 3.9 9.4 2.41 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
17 S17 3.9 9.4 2.41 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
18 S18 3.9 9.4 2.41 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
21 S21 2.0 3.4 1.7 Bản kê 4 cạnh HÀNH LANG, SẢNH 1 42 0.05 100
23 S23 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
24 S24 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
25 S25 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
26 S26 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
27 S27 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
28 S28 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
29 S29 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm SẢNH GIẢI LAO 1 32 0.12 120
30 S30 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
31 S31 3.9 8.4 2.15 Bản loại dầm PHÒNG HỌC 1 32 0.12 120
32 S32 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh PHÒNG HỌC 1 42 0.05 100
33 S33 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh PHÒNG HỌC 1 42 0.05 100
34 S34 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh SẢNH GIẢI LAO 1 42 0.05 100
35 S35 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh SẢNH GIẢI LAO 1 42 0.05 100
36 S36 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh SẢNH GIẢI LAO 1 42 0.05 100
37 S37 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh SẢNH GIẢI LAO 1 42 0.05 100
38 S38 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh SẢNH GIẢI LAO 1 42 0.05 100
39 S39 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh PHÒNG HỌC 1 42 0.05 100
40 S40 2.1 3.9 1.86 Bản kê 4 cạnh PHÒNG HỌC 1 42 0.05 100
Để đơn giản hóa quá trình thi công, chúng ta lựa chọn hai loại chiều dày sàn: 120 mm cho các ô sàn S1-S9, S14-S18, S23-S31 và 100 mm cho các ô sàn còn lại.
Cấu tạo các sàn như hình vẽ:
- Cấu tạo các lớp mặt sàn căn hộ
- Cấu tạo các lớp mặt sàn vệ sinh:
Xác định tải trọng
Do tải trọng các lớp vật liệu sàn và tải trọng tường, cửa trên sàn a Tải trọng các lớp vật liệu sàn
-Gạch ceramic 400x400 x10 -Vữa lót B5 dày 20
-Sàn BTCT -Lớp vữa trát trần B5 dày 15 -Bã mastic-sơn nước hoàn thiện
-Gạch ceramic chống trượt 400x400x10 -Lớp vữa XM lót B5 dày 20mm tạo dốc -Lớp bitum chống thấm
-Sàn BTCT -Vữa trát trần B5 dày 15mm
+ Tính toán theo công thức: g tt = ni i.i
Trong đó: i: Trọng lượng riêng của các lớp vật liệu (kN/m 3 )
i: Chiều dày lớp vật liệu (m) ni: Hệ số độ tin cậy
Bảng 5.2 Tải trọng các lớp cấu tạo ô sàn có h0mm
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 4.27
Bảng 5.3 Tải trọng các lớp cấu tạo ô sàn có h0mm
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 3.72
Lớp bitum chống thấm trọng lượng nhỏ có thể bỏ qua b Tải trọng phụ thêm do tường và cửa xây trên sàn gây ra:
Với ô sàn (S5, S10, S11, S12, S15, S16, S17, S19, S20, S22) trên sàn có tường xây nhưng không có dầm đỡ ta cần tính thêm trọng lượng tường quy thành phân bố đều trên ô sàn đó:
Đối với các ô sàn có tường và cửa xây dựng trực tiếp trên sàn mà không có dầm đỡ, để đơn giản hóa tính toán, ta có thể quy về thành tải trọng phân bố đều trên toàn bộ diện tích ô sàn theo công thức: g tt t i i.
Trong đó: Gi (daN): là tổng tải trọng tường ngăn và cửa trong ô sàn thứ i
Si (m 2 ) : là diện tích ô sàn thứ i
+ Bề dày tường ngăn là t có trọng lượng riêng t = 15 kN/m 3
+ Chiều dày vữa trát tr mm, trát 2 mặt có trọng lượng riêng tr = 16 kN/m 3
+ Các ô cửa kính khung thép có tải trọng tiêu chuẩn là: g c tc = 0,4 kN/m 2 cửa
- Trọng lượng tính toán của 1m 2 tường 100: tt g t 1 = n t t t + 2 n tr tr tr = 1,1x15x0,1+2x1,3x16x0,01= 2,066 kN/m 2
- Trọng lượng tính toán của 1m 2 tường 200: tt g t 2 = n t t t + 2 n tr tr tr = 1,1x15x0,2+2x1,3x16x0,01= 3,716 kN/m 2
- Trọng lượng tính toán của 1m 2 cửa: tt g c = n c g c tc = 1,3x0,4= 0,52 (kN/m 2 )
Với: nt=1,1; nc=1,3; ntr=1,3: lần lượt là hệ số độ tin cậy của tường, cửa và vữa trát tra theo TCVN 2737-1995
* Đối với các ô sàn chỉ có tường 100 mm Gi tính theo công thức :
Gi = Gi1 =Sc g c tt +( St1 - Sc) g t tt 1 = 0,52Sc+ 2,066( St1 - Sc)
* Đối với các ô sàn có tường 200mm Do tường 200 trong các ô này có cửa sổ hoặc cửa đi nên Gi tính theo công thức:
Gi = Gi1 + Gi2 =0,52Sc+ 2,066(St1 - Sc) + 0,52Sc +3,716( St2 - Sc)
Trong đó: Sc: là tổng diện tích cửa của ô sàn thứ i
St1,St2: lần lượt là tổng diện tích tường 100 và 200 của ô sàn thứ i
- Diện tích tường 200 (gồm cả cửa):
- Tổng tải trọng tường ngăn và cửa trong ô sàn thứ i :
Gi = Gi1 + Gi2 =0,52Sc+ 2,066( St1 - Sc) + 0,52Sc +3,716( St2 - Sc)
-Tải trọng của tường ngăn và cửa kính phân bố đều trên sàn: g tt t = 106,1/32,76 = 3,24 (kN/m 2 )
Tương tự tính cho các ô sàn còn lại
-Kết quả tải trọng do tường và cửa truyền lên các ô sàn thể hiện ở Bảng 1.3
Bảng 5.4: Tĩnh tải do tường, cửa truyền lên sàn
• p tc (KN/m 2 ): hoạt tải tiêu chuẩn, tra theo Bảng 3 TCVN 2737-1995
• p tt = p tc x n (KN/m 2 ): hoạt tải tính toán
Với n: hệ số độ tin cậy lấy theo mục 4.3.3 TCVN 2737-1995
+ Sàn loại A: Các phòng học, giảng đường: 2.0 kN/m 2
+ Sàn loại C: Hành lang, sảnh: 4,0 kN/m 2
-Kết quả hoạt tải tác dụng lên sàn được thể hiện ở Bảng 5.5
Bảng 5.5: Hoạt tải tác dụng lên sàn
Hoạt tải Tiêu chuẩn (KN/m 2 )
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
5.3.3 Tổng tải trọng tác dụng: q tt = g tt + p tt (kN/m 2 )
Kết quả thể hiện ở bảng 1.6 Bảng 5.6: Tổng tải trọng tác dụng Ô
Tổng Tĩnh tải + Hoạt tải (KN/m 2 )
Tính toán nội lực ô bản
+ Nội lực trong sàn được xác định theo sơ đồ đàn hồi
+ Gọi l1 : kích thước cạnh ngắn của ô sàn l2 : kích thước cạnh dài của ô sàn
- Do sơ đồ đàn hồi nên kích thước này lấy theo tim dầm
Có nhiều quan niệm về liên kết sàn với dầm:
+ Dựa vào liên kết sàn với dầm: có 3 loại liên kết (Như hình vẽ)
+ Dựa vào tỉ số l2/l1 người ta phân ra 2 loại bản sàn:
- l2/l1 100mm Các ký hiệu d1 và d2 lần lượt đại diện cho đường kính của cốt thép lớp dưới và lớp trên.
Nếu m R : tăng chiều dày sàn hoặc tăng cấp bền bêtông
- Rb (MPa): Cường độ chịu nén của bêtông, tra phụ lục 3 giáo trình KCBTCT trang
365, phụ thuộc cấp bền bêtông
Xác định bằng cách tra phụ lục 8 giáo trình KCBTCT trang 371 hệ số phụ thuộc nhóm cốt thép và cấp bền bêtông
- Sau khi tính m và thỏa mãn m R ; thì từ m tra bảng ta có ζ hay tính ζ theo công thức :
Diện tích cốt thép tính theo công thức:
Rs (MPa): Cường độ chịu kéo của cốt thép, tra phụ lục 5 giáo trình KCBTCT trang
368, phụ thuộc nhóm cốt thép
- Diện tích cốt thép A s TT được xác định ở trên xem như bố trí cho 1 m chiều dài bản
Khi thiết kế cốt thép sàn ta chọn thép sàn đảm bảo điều kiện:
- Chọn đường kính thép khoảng cách giữa các thanh thép :
1 as: Diện tích 1 thanh thép (mm 2 ) s tt : khoảng cách cốt thép theo tính toán (mm)
- Tính hàm lượng cốt thép:
là hàm lượng cốt thép tính toán; Điều kiện: m ax min
- Trong min = 0, 05% ( thường lấy min = 0,1% )là giới hạn bé nhất của tỷ số cốt thép, chọn min =0,1% max R b s
= R : là tỷ số cốt thép cực đại của tiết diện
+ Đối với nhóm thép AI: max R b s
+ Đối với nhóm thép AII: max R b s
Bố trí cốt thép sàn
- Việc bố trí cốt thép cần phải phối hợp cốt thép giữa các ô sàn với nhau, khoảng cách cốt thép bố trí s BT s TT
- Đường kính cốt thép chịu lực chọn lớn nhất không quá 1
Cốt chịu lực cần được bố trí đảm bảo diện tích cốt thép tối thiểu, với yêu cầu trong 1m phải lớn hơn hoặc bằng As tt Khoảng cách giữa các cốt thép phải nằm trong giới hạn từ 70mm đến 200mm.
- Chiều dài đoạn thép chịu mô men âm được tính bằng l 1 /4
Trong thiết kế ô sàn, cốt thép được bố trí theo hai phương: cốt thép ở nhịp theo phương cạnh ngắn (l1) được đặt ở lớp ngoài (thép dưới), trong khi cốt thép ở nhịp theo phương cạnh dài được bố trí ở lớp trong (thép trên).
Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau:
Bảng 5.7: Bảng tính cốt thép sàn loại bản kê 4 cạnh
Tải trọng Chiều dày Tỷ số l 2 /l 1
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h a h 0 α m ζ A s TT H.lượng ỉ a TT a BT A s CH H.lượng
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (KN.m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
Bảng 5.8: Bảng tính cốt thép sàn loại bản dầm
Tính thép Chọn thép l 1 l 2 g p h a h 0 α m ζ A s TT H.lượng ỉ a TT a BT A s CH H.lượng
(m) (m) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (mm) (mm) (mm) (KN.m) (cm 2 /m) TT (%) (mm) (mm) (mm) (cm 2 /m) BT (%)
TÍNH TOÁN CẦU THANG
Cấu tạo cầu thang
- Cầu thang 2 vế bằng BTCT đổ tại chổ, bậc xây gạch đặc
- Bề dày chiếu nghỉ và bản thang chọn hb = 140mm
- Tiêt diện dầm chiếu nghỉ và chiếu tới 200x350
- Ta tính toán cầu thang bộ cho tầng 3 Với chiều cao tầng là 3.6 m
- Cầu thang thuộc loại cầu thang 2 vế kiểu bản thang, làm bằng bê tông cốt thép đổ tại chổ.
Mặt bằng cầu thang
Hình 6.1: Mặt bằng cầu thang
- Góc nghiêng của bản thang so với mặt phẳng nằm ngang: tgα= ℎ
Xác định tải trọng và tính bản cầu thang
6.3.1 Cấu tạo các lớp cầu thang
Dựa vào cấu tạo và kích thước của từng ô sàn ta xác định tải trọng tác dụng gồm tỉnh tải và hoạt tải như sau:
Hình 6.2 Cấu tạo bậc thang
6.3.1.1 Tỉnh tải a) Phần bản thang
- Lớp vữa trát mặt dưới: g6 = n.. = 1,3.16.0,015 = 0,312 (kN/m 2 )
Tổng cộng tĩnh tải trên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng: g = 0,644 + 0,558 + 1,33 + 0,208 +3,85 + 0,312 = 6,902 (kN/m 2 ) b) Phần bản chiếu nghỉ
+ Lớp đá mài Granito :g 1 = n γ δ=1.2x0.015x20=0.36 (kN/m 2 )
+ Lớp vữa trát mặt dưới :g 4 = n =1.3x16x0.015=0.312 (kN/m 2 )
- ĐÁ MÀI GRANIT DÀY 20mm
- VỮA XI MĂNG B5 DÀY 20mm
- LỚP KEO KẾT DÍNH DÀY 10mm
- BẢN BTCT ĐÁ 1x2 B25 DÀY 140mm
- VỮA XI MĂNG TRÁT B5 DÀY 15mm
+ Tải trọng do tường ngăn tác dụng vào:
Tải trọng phân bố đều trên sàn: g t tt = 39.44 5.04
=>Tổng tỉnh tải tính toán phân bố trên chiếu nghỉ: gtt= g1+ g2+g3+g4=0.36+0.416+3.85+0.312+5.04= 9.978 (kN/m 2 )
- Hoạt tải: Lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 p tc = 3 (kN/m 2 ); p tt = n.p tc = 1.2x3 = 3.6 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang theo phương thẳng đứng theo chiều nghiêng: q tt b1 = g + p tt 1.cos = 6,902 + 3,6.0,894 = 10,12 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng theo phương đứng phân bố trên 1m 2 bản: q tt b = q tt b1 cos = 10,12.0,894 = 9,05 (kN/m 2 )
Tổng tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ theo phương thẳng đứng phân bố trên 1m 2 : q b =g tt + p tt =9,978+3,6,578 (kN/m 2 )
6.3.2 Tính toán nội lực và cốt thép bản:
Sơ đồ tính toán: Cắt một dãy có bề rộng b=1m để tính
140< 3 liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là liên kết kớp
Chọn sơ đồ tính toán đơn giản của vế một vế hai như hình vẽ
Hình:6.3 Sơ đồ tính toán bản thang
Xét moment tại B ta có:
Xét tại một tiết diện bất kỳ, cách gối tựa A một đoạn là x, tính moment tại tiết diện đó:
= − Moment lớn nhất ở nhịp được xác định từ điều kiện: “đạo hàm của moment là lực cắt và lực cắt tại đó bằng không)
Lấy đạo hàm của Mx theo x và cho đạo hàm đó bằng không, tìm được x
Thay x vừa tìm được ta tính được Mmax:
Loại Bê tông B25 có Rb = 14,5 Mpa
Thép 8 : dùng thép AII có Rs = Rsc = 280 Mpa
Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Moment ở gối bố trí theo cấu tạo chọn Φ8s200
Nhận thấy tải trọng và nhịp của vế hai tương tự như vế một, chúng ta có thể sử dụng kết quả tính toán ở vế một để bố trí cốt thép cho vế hai.
Tính dầm chiếu nghỉ
Tải trọng tác dụng gồm:
- Trọng lượng bản thân dầm : q d = b d ( h d − h s ).n b = 1,1.25.0, 2.(0,35 0,14) 1,16 − =
- Trọng lượng tường xây trên dầm: q t = b h n t t t = 0, 2.1, 75.1,1.18 = 6,93 (kN/m)
- Do bản thang truyền vào, là phản lực của các gối tựa của vế 1 và vế 2 được quy về lực phân bố đều: q = q d + + g t R 1 =1,16+6,93+37.52E,33 kN/m
Hình:6.4 Sơ đồ tính toán dầm chiếu nghỉ
Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau:
Tiết diện Moment M kN.m m ξ A s (tính toán) mm 2
Chọn cốt thép làm cốt đai: Φ6, số nhánh n=2, chọn khoảng cách giữa các cốt đai s0mm w w w 225.2 28, 3 84, 9 s s 150 q R n A
Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:
Cốt đai bố trí đủ chịu cắt
TÍNH TOÁN DẦM TRỤC G
Sơ đồ tính, chọn tiết diện dầm
Sơ đồ tính là một dầm liên tục 7 nhịp có các gối tựa lên dầm khung
Hình:7.1 Sơ đồ dầm liên tục 7.7.2 Chọ tiết diện dầm:
Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo công thức:
Chiều rộng dầm: bd = (0,30,5) hd hd1 = 1 1
Xác định tải trọng tính toán tác dụng lên dầm
❖ Trọng lượng bản thân dầm gồm:
Phần bê tông: qbt1=nbt bt.b.h = 1,1.2500.0,2.0,3 5(daN/m) qbt2=nbt bt.b.h = 1,1.2500.0,2.0,55 02.5(daN/m)
Phần vữa trát: qt1=nt t .(b+2h-2hb) = 1,3.1600.0,02.(0,2+2.0,3-2.0,12) = 23.3(daN/m) qt2=nt t .(b+2h-2hb) = 1,3.1600.0,02.(0,2+2.0,55-2.0,12) = 44.1(daN/m) qd1=qbt+qt= 188.3(daN/m) qd2=qbt+qt= 346.6(daN/m)
❖ Tải trọng do sàn truyền vào:
Tải trọng của các ô sàn truyền vào dầm D1
Gọi gs là tải trọng tác dụng lên ô sàn Đối với sàn bản kê, tải trọng gần đúng do sàn truyền vào dầm sẽ được phân bố theo diện chịu tải.
Tải trọng tác dụng từ sàn truyền vào dầm được biểu diễn như hình:
Hình 7-2 minh họa dạng tải trọng sàn truyền vào dầm Để đơn giản hóa, tải trọng hình thang và tam giác có thể được quy đổi về phân bố đều, giúp tính toán gần đúng hơn.
Quy đổi tải trọng hình tam giác
Với Đối với bản loại dầm: xem tải trọng truyền vào dầm theo phương cạnh dài, dầm theo phương cạnh ngắn không chịu tải trọng từ sàn
Hình 7-3 Sơ đồ truyền tải dầm loại bản dầm Bảng 5-1 Bảng các ô sàn truyền tải trọng vào dầm D16
Nhịp Ô L1 L1 gs(daN/m) qs(daN/m)
Tải trọng do tường và cửa xây trên dầm được xác định gần đúng là tải trọng phân bố đều trên dầm Các tường ngăn thường có độ dày 200mm và được xây bằng gạch rỗng với trọng lượng 1500 daN/m³ Đối với cửa, trọng lượng đơn vị của 1m² cửa là 30 daN/m².
Công thức qui đổi tải trọng tường trên dầm về tải trọng phân bố trên dầm :
Trong đó:St(m 2 ): diện tích bao quanh tường
Sc(m 2 ): diện tích cửa nt, nc: hệ số độ tin cậy đối với tường và cửa (nt=1,1; nc=1,3)
= 0,2(m): chiều dày của mảng tường
= 1500(kG/m 3 ): trọng lượng riêng của tường
= 30(kG/m 2 ): trọng lượng của 1m 2 cửa ld(m): diện tích ô sàn đang tính toán
Tải trọng tường tác dụng lên dầm D16 nhịp 4-7 qf2 (daN/m)
Bảng 5-2 Hoạt tải sàn vào dầm
Nhịp Ô L1 L1 gs(daN/m) qs(daN/m)
Sơ đồ tải trọng và tổ hợp nội lực
Hình 7-4 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên dầm D16(đơn vị: KN/m) Hoạt tải:
Hình 7-5 Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên dầm D16 (đơn vị KN/m)
Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính nội lực của các trường hợp tải trọng
Do tính chất bất kỳ của hoạt tải, xuất hiện theo các quy luật khác nhau, việc tổ hợp là cần thiết để xác định những giá trị nguy hiểm nhất của nội lực mà hoạt tải gây ra.
Hoạt tải được chia làm các trường hợp, mỗi trường hợp tải trọng chỉ tác dụng lên một nhịp của dầm
Công thức tổ hợp xác định Mmax, Mmin do tỉnh tãi + hoạt tải:
Tương tự với công thức xác định Qmax, Qmin:
Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính nội lực của các trường hợp tải trọng, ta có bảng tổ hợp nội lực
TT HT1 HT2 HT3 HT4 HT5 HT6 HT7 M min
BẢNG TỔ HỢP MOMENT DẦM LIÊN TỤC
Trường hợp tải trọng Tiết diện
Tính toán cốt thép
Với tiết diện chịu mômen âm: Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên ta tính toán với tiết diện chữ nhật 300x700cm
Diện tích cốt thép yêu cầu:
Nếu : thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bêtông hoặc đặt cốt kép
Với tiết diện chịu mômen dương:
- Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính toán với tiết diện chữ T
- Bề rộng cánh: bf ’ = b+2Sc
Trong đó: Sc độ vươn của cánh lấy không lớn hơn các giá trị sau:
+ 1/2 khoảng cách thông thuỷ giữa hai dầm
Từ các điều kiện trên thì ta chọn = 1200 mm là thỏa
- Xác định vị trí trục trung hoà:
Trong đó: + : bề rộng cánh chữ T
+ Mf: giá trị mômen ứng với trường hợp trục trung hoà đi qua mép dưới của cánh
*Nếu M Mf thì trục trung hoà qua cánh, việc tính toán như đối với tiết diện chữ nhật x h ( quá trình tính toán như mục a ở trên )
*Nếu M > Mf thì trục trung hoà qua sườn
+Nếu : thì từ tra phụ lục ta được
+Diện tích cốt thép yêu cầu:
+Nếu : thì ta tính với trường hợp tiết diện chữ T đặt cốt kép
Kết quả cốt thép ở bảng sau:
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (%) (cm 2 ) (%)
BẢNG TÍNH THÉP DỌC DẦM LIÊN TỤC
Kiểm tra điều kiện tính toán: Q ≤ Qb,0
Cường độ kéo của bê tông được tính toán dựa trên các yếu tố như bề rộng và chiều cao của tiết diện Hệ số φb4 phụ thuộc vào loại bê tông, trong khi hệ số φn xem xét ảnh hưởng của lực dọc đến cường độ này.
Qb0: khả năng chịu cắt của bê tong khi không có cốt thép đai
Nếu Q < Qb,0: bê tông đủ chịu cắt nên đặt cốt đai theo cấu tạo
Nếu Q > Qb,0: bê tông không đủ chịu cắt nên cần tính cốt đai
Kiểm tra khả năng chịu nén của bê tông theo ứng suất nén chính:
Trong đó:φw1: hệ số xét đến ảnh hưởng cốt đai đặt vuông góc với cấu kiện, được xác định như sau: φw1 = min(1+5αsμw;1,3)
Qmax: lực cắt lớn nhất trong đoạn dầm đang xét
Kiểm tra nếu không thỏa điều kiện này thì cần thiết kế lại cốt đai hoặc tăng kích thước tiết diện hoặc cấp bền bê tông
Kiểm tra độ bền tiết diện nghiêng
Ta sẽ tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên Ta có điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng như sau: Q ≤ Qu + Qb
Qu: khả năng chịu lực cắt tiết diện nghiêng do cả bê tông và cốt thép đai
Qb: lực cắt do bêtông vùng nén chịu được Với Đồng thời: Qb ≥ Qbmin=φb3.(1+φf+φn)Rbt.b.h0 c : chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục cấu kiện
Trong bài viết này, chúng ta xem xét các hệ số quan trọng trong thiết kế bêtông, bao gồm φb2 - hệ số phụ thuộc vào loại bêtông, φf - hệ số xét ảnh hưởng của cánh chịu nén tiết diện chữ T, φn - hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc N, và φ3 - hệ số cũng phụ thuộc vào loại bêtông.
Qsw: lực cắt do cốt đai chịu được (tron phạm vi tiết diện nghiêng)
Trong đó: Qsw = qswC0 với
Khoảng cách lớn nhất của cốt đai:
Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: chia 2 phần Đoạn gần gối tựa (l/4):
Khi h ≤ 450 thì sct = min (150; h/2) mm
Khi h ≥ 450 thì sct = min (300; h/3) mm Đoạn giữa nhịp (l/2):
Khoảng cách thiết kế của cốt đai: u = min(utt,umax, uct)
Kết quả tính được ở bảng sau: s s b
(m) (kN) (kN) g p q 1 b h a h o h f (kN) (kN) (kN) (N/mm) (mm) (mm) (mm) (m)
Gối 54.47 0 0.00 45.15 C.tạo 150 489.98 T.món C.tạo C.tạo 1,934 183 ỉ 6/ 150
Gối 35.69 0 0.00 24.89 C.tạo 150 203.18 T.món C.tạo C.tạo 727 150 ỉ 6/ 150
Gối 32.67 0 0.00 21.88 C.tạo 150 203.18 T.món C.tạo C.tạo 794 150 ỉ 6/ 150
Gối 35.69 0 0.00 24.89 C.tạo 150 203.18 T.món C.tạo C.tạo 727 150 ỉ 6/ 150
Gối 54.47 0 0.00 45.15 C.tạo 150 489.98 T.món C.tạo C.tạo 1,934 183 ỉ 6/ 150
Q b.o Q Đ.kiện t.toán Đai dự kiến
BẢNG TÍNH CỐT THÉP ĐAI
TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 4
Hệ kết cấu chịu lực và phương pháp tính toán
8.1.1 Hệ kết cấu chịu lực
Sau khi phân tích các ưu điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của từng loại kết cấu chịu lực, chúng tôi đã quyết định chọn hệ kết cấu khung-lõi cho công trình.
8.1.2.Phương pháp tính toán hệ kết cấu
- Trọng lượng bản thân kết cấu và các loại hoạt tải tác dụng lên sàn, lên mái
- Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các tường ngăn (dày 100mm), thiết bị, tường nhà vệ sinh, thiết bị vệ sinh
- Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm( dày 200): phân bố trên dầm
- Tải trọng gió được tính theo Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995
- Do chiều cao công trình >40m nên căn cứ vào Tiêu chuẩn ta phải tính thành phần động của tải trọng gió
- Tải trọng gió được tính toán qui về lực phân bố tại các mức sàn
8.1.2.2 Nội lực và chuyển vị
Để xác định nội lực và chuyển vị trong kết cấu, phần mềm ETABS 9.17 được sử dụng, nổi bật với khả năng tính toán mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng.
ETABS, giống như các phần mềm tính toán kết cấu khác, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để chia hệ chịu lực thành các phần tử nhỏ hơn Các phần tử trong hệ kết cấu được kết nối với nhau thông qua các nút Phần mềm này có nhiều loại phần tử chủ yếu phục vụ cho việc phân tích kết cấu.
+ SHELL: Phần tử tấm vỏ
+ ASOLID: Các loại phần tử hai chiều ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đôi xứng trục
+ SOLID: Các loại phần tử khối ba chiều
Trong bài toán không gian, mỗi nút có 6 thành phần chuyển vị, bao gồm 3 thành phần chuyển vị thẳng và 3 thành phần chuyển vị xoay, tương ứng với 6 bậc tự do Mỗi thành phần chuyển vị được biểu diễn qua một phương trình cân bằng Khi chia hệ kết cấu thành các phần tử nhỏ hơn, số lượng nút liên kết giữa các phần tử và số phương trình cân bằng tăng lên Mặc dù việc nhập dữ liệu và giải bài toán sẽ tốn nhiều thời gian hơn, nhưng độ chính xác của kết quả cũng cao hơn.
- Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng
8.1.2.3 Tổ hợp và tính cốt thép (Theo TCVN)
Sử dụng Microsoft Excel để lập bảng mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tính toán đơn giản, ngắn gọn và dễ sử dụng Chương trình này không chỉ thuận tiện mà còn giúp người dùng dễ dàng kiểm tra độ chính xác của kết quả tính toán.
Sơ đồ không gian
Hình 8.1: Mô hình không gian
Hình 8.4: Sơ đồ khung trục 4
Xác định kích thước tiết diện
8.3.1 Sơ bộ chọn kích thước dầm
-Trong đó: l d: nhịp dầm đang xét md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung
- Chiều rộng của tiết diện dầm chọn trong khoảng: b d h d
Để thuận tiện thi công, chọn bd và hd là bội số của 50mm.Kích thước tiết diện dầm chọn như sau:
Nhịp dầm (mm) (1/12)l d (1/8)l d Chọn H d (mm) Chọn b d (mm)
+ Dầm dọc: Chọn tiết diện b 0m, h50m như đã tính dầm trục G ở trên
Hình 8.5: Mặt bằng dầm tầng 3-12
8.3.2 Sơ bộ chọn kích thước cột:
Việc chọn hình dáng, kích thước, tiết diện cột dựa vào các yêu cầu về kiến trúc, kết cấu và thi công
- Về kiến trúc, đó là các yêu cầu về thẩm mỹ, yêu cầu về sử dụng không gian
- Về kết cấu, kích thước tiết diện cột phải đảm bảo độ bền và độ ổn định
- Về độ ổn định, đó là việc hạn chế độ mảnh: b l 0 0 b
+ l0: chiều dài tính toán cột
+ 0b :Độ mảnh giới hạn,với cột nhà tiết diện vuông,chữ nhật 0b 1
Trong quá trình thi công, việc lựa chọn kích thước tiết diện cột là rất quan trọng để thuận tiện cho việc lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông Kích thước tiết diện nên được chọn là bội số của 2,5 hoặc 10 cm để đảm bảo hiệu quả thi công.
Việc lựa chọn kích thước cột dựa trên độ bền có thể thực hiện bằng cách tham khảo các kết cấu tương tự đã được xây dựng, dựa vào kinh nghiệm thiết kế hoặc thông qua các phương pháp tính toán gần đúng.
- Tiết diện cột được chọn sơ bộ theo công thức: Ao = t b k N R
Cường độ chịu nén của bê tông được ký hiệu là Rb, với bê tông cấp bền nén B25 có giá trị Rb là 14500 (KN/m²) Hệ số kt được sử dụng để xem xét các ảnh hưởng khác như mômen uốn, hàm lượng cốt thép và độ mảnh của cột.
•Với cột biên ta lấy kt = 1,3
•Với cột trong nhà ta lấy kt = 1,2
•Với cột góc nhà ta lấy kt = 1,5
+N: lực nén được tính toán gần đúng như sau: N = mS.q.FS
+ mS: số sàn phía trên tiết diện đang xét
+ FS: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét
+ q: tải trọng tương đương (tĩnh tải, hoạt tải) tính trên mỗi mét vuông mặt sàn Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế
+ Với nhà có bề dày sàn bé (10-14cm, kể cả các lớp cấu tạo mặt sàn), có ít tường, kích thước dầm cột bé: q-14 kN/m 2
+ Với nhà có bề dày sàn trung bình (15-20cm), tường dầm cột trung bình hoặc lớn, q-18 kN/m 2
+ Với nhà có bề dày sàn lớn (trên 20cm), q có thể đến 20 kN/m 2 hoặc hơn nữa
Bảng 8.1: Chọn tiết diện cột
Phần còn lại xem mục lục:
+ Kích thước của cột sau khi chọn sơ bộ phải kiển tra đảm bảo điều kiện độ ổn định
+ l0:chiều dài tính toán cột Nhà khung nhiều tầng 3 nhịp trở lên l0=0.7H, với H là chiêu dài hình học của cột
Chỉ cần kiểm tra các trường hợp với chiều cao tầng khác nhau và cho mỗi H khác nhau, ta chỉ cần xem xét một cột có b nhỏ nhất Nếu điều kiện này thỏa mãn, thì các trường hợp khác cũng sẽ thỏa mãn.
40 =6.3 ≤ λ01 Vậy tiết diện cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định
8.3.3 Chọn sơ bộ tiết diện lõi thang máy
Chiều dày thành vách t được chọn the điều kiện sau: t
Trong đó, H= 3900: chiều cao lớn nhất của tầng Chọn chiều dày vách là 200mm.
Tải trọng lên công trình
Tải trọng tác dụng lên công trình được phân thành ba loại chính: tải trọng đứng, tải trọng ngang và tải trọng đặc biệt Các loại tải trọng này được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động.
Bài viết cần đề cập đến trọng lượng của các kết cấu chịu lực như cột, dầm, sàn, vách cứng và kết cấu bao che Bên cạnh đó, cũng cần tính đến trọng lượng của các lớp hoàn thiện sàn nhà và các vách ngăn.
➢ Trọng lượng bản thân dầm :
-Trọng lượng phần bê tông:
Khai báo hệ số trọng lượng bản thân bằng 1,1 để phần mềm tự tính.
-Trọng lượng phần vữa trát của dầm được tính thành tải trọng phân bố lên suốt chiều dài mỗi dầm theo công thức sau:
( 2 2 ) tt trd tr tr tr b q = n + b h − h (KN/m)
Trong đó: n : hệ số độ tin cậy ntr=1.3, nbt=1.1
tr : trọng lượng riêng tr (kN/m 3 ), bt% (kN/m 3 )
tr :chiều dày của lớp trát tr =0.015m b : chiều rộng dầm h : chiều cao dầm (từ cốt sàn đến đáy dầm) hb : chiều dày sàn
- Trong công trình các ô sàn lấy chiều dày là 12 cm (đã chọn ở phần tính bản)
- Kết quả tính toán tải trọng do trọng lượng lớp vữa của dầm ở bảng sau :
Bảng8.2: Trọng lượng phần vữa trát của các dầm
Kích thước dầm q tt (KN/m) b (m) h (m) L (m)
* Trọng lượng bản thân cột :
- Trọng lượng phần bê tông :
Khai báo hệ số trọng lượng bản thân bằng 1,1 để phần mềm tự tính
-Trọng lượng phần vữa trát của cột được tính thành tải trọng tập trung quy về nút
2 ( 2 ) tt tr tr tr tr c c tr c
* Tải trọng tường phân bố trên dầm :
Đối với tường đặc, quan niệm tiết kiệm cho rằng chỉ có tường trong góc 60 độ truyền lực lên dầm, còn lại sẽ tạo lực tập trung xuống nút Nếu dầm không có cột hoặc chỉ có cột ở một bên, toàn bộ tải trọng của tường cũng sẽ được truyền xuống dầm.
+ Đối với mảng tường có cửa :
Gọi gt là trọng lượng 1m 2 tường (gạch xây+trát)
Ta có: g t = n g g + 2 n tr tr tr
Tải trọng 1m 2 cửa ván gỗ: g tc c1 = 0.3 (kN/m 2 )
Tải trọng 1m 2 cửa kính khung nhôm : g tc c2 =0.15 (kN/m 2 )
Kết quả tính toán tải trọng của tường phân bố trên dầm được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 8.3:Tải trọng tường phân bố đều trên dầm tầng 1
TẢI TRỌNG TƯỜNG PHÂN BỐ ĐỀU TRÊN DẦM TẦNG 1
Kích thước dầm Tải trọng phân bố đều trên dầm b (m) h (m) l (m) S t1 (m 2 ) S t2 (m 2 ) S c (m 2 ) Tổng tải
➢ Tải trọng truyền lên sàn:
Bảng 8.9: Tỉnh tải các lớp sàn nhà: Sàn có h0 (mm)
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 0.97
Bảng 8.10: Tỉnh tải các lớp sàn nhà: Sàn có h0 (mm)
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 0.97
Bảng 8.11: Tỉnh tải các lớp sàn vệ sinh WC
Tổng trọng lượng các lớp hoàn thiện 2.01 -Trọng lượng tường ngăn và cửa trong phạm vi ô sàn Ô sàn St Sc g tt t-s
Bảng 8.12: Tổng hợp tải trọng lên sàn: Ô
Tổng Tĩnh tải + Hoạt tải (KN/m 2 )
Tải trọng gió bao gồm hai thành phần chính: phần tĩnh và phần động Phần động được tính toán cho các công trình có chiều cao H ≥ 40m đối với công trình dân dụng và H ≥ 36m đối với công trình công nghiệp Giá trị và phương pháp tính toán của phần tĩnh được xác định theo tiêu chuẩn tải trọng và tác dụng TCVN 2737-1995.
Lực tác dụng của tải trọng gió lên công trình được xác định bởi xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được tính toán dựa trên thành phần tĩnh của tải trọng gió, nhân với hệ số điều chỉnh để phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió tương ứng với từng dạng dao động.
* Thành phần tĩnh của tải trọng gió:
➢ Áp lực tĩnh của gió:
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wo tc ở độ cao zj so với mốc chuẩn được xác định theo công thức: Wj tc = W0kzjc (kN/m 2 )
- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió xác định theo công thức:
Wj tt = γβWj tc (kN/m 2 )
+ Wo: giá trị áp lực gió lấy theo Bảng 4 TCVN 2737– 1995 Công trình xây dựng tại thành phố Đà Nẵng thuộc vùng II-B có Wo= 0.95 kN/m 2
+ c: hệ số khí động, lấy theo Bảng 6 TCVN 2737– 1995
Phía đón gió : c = +0,8 Phía khuất gió: c = -0,6
+ kzj: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao được lấy theo Bảng
5 TCVN 2737– 1995 theo dạng địa hình B
+ γ: hệ số độ tin cậy, lấy γ = 1,2
+β: hệ số điều chỉnh theo thời gian sử dụng Thời gian giả định là 50 năm có β=1,00
- Tải trọng gió tĩnh được quy về thành lực phân bố đều trên dầm biên: q tt j Wj ttx(hd+ht)/2
+Wj tt: Áp lực gió tính toán trên bề mặt
+ hd:là chiều cao tầng ngay dưới sàn cần tính gió tĩnh
+ ht: là chiều cao tầng ngay trên sàn cần tính gió tĩnh
Bảng 8.13: Bảng tính gió tĩnh Áp lực gió tiêu chuẩn: Wo = 0.95 (kN/m 2 )
Tầng h t (m) z (m) k c qjđ tt c qjh tt
Tầng 8 3.6 34.2 1.227 0.8 4.028 -0.6 -3.021 Tầng 9 3.6 37.8 1.248 0.8 4.097 -0.6 -3.073 Tầng 10 3.6 41.4 1.270 0.8 4.170 -0.6 -3.127 Tầng 11 3.6 45.0 1.291 0.8 4.240 -0.6 -3.179 Tầng 12 3.6 48.6 1.313 0.8 4.311 -0.6 -3.233 Tầng mái 3.3 51.9 1.405 0.8 1.762 -0.6 -1.411
* Thành phần động của gió:
- Công trình có độ cao trên 40m nên cần phải tính thành phần động của tải trọng gió
- Trình tự các bước tính toán xác định thành phần động của tải trọng gió:
• Thiết lập sơ đồ tính toán động lực:
- Sơ đồ tính toán là 1 thanh công xôn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng như hình vẽ
- Chia công trình thành n phần sao cho mỗi phần có độ cứng và áp lực gió lên bề mặt công trình là không đổi
- Vị trí các điểm tập trung khối lượng đặt tương ứng với cao trình trọng tâm của các kết cấu truyền tải trọng ngang của công trình (sàn nhà)
- Giá trị các khối lượng tập trung ở các mức trong sơ đồ tính toán bằng tổng khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí…
Sơ đồ tính thanh công xôn với hữu hạn điểm tập trung khối lượng được minh họa trong Hình 8.7 Để xác định giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh áp lực gió, cần tham khảo phần thành phần tĩnh của tải trọng gió.
+ Xác định giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của thành phần động của tải trọng gió lên các phần tính toán của công trình:
+ Xác định tần số dao động riêng và dạng dao động
Khi thiết kế nhà cao tầng, việc tính toán tải trọng ngang như tải trọng gió và động đất là rất quan trọng Đặc biệt, tính toán dao động của công trình đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.
Việc tính toán dao động cho phép xác định thành phần động của tải trọng tác động lên công trình, từ đó giúp tính toán nội lực trong các kết cấu chịu lực.
Việc xác định tần số và dạng dao động bằng tay là rất khó khăn trong các bài toán liên quan đến tải trọng gió Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán dao động của công trình, như xác định chu kỳ dao động riêng, tần số dao động riêng và chuyển vị, đồ án này áp dụng mô hình khung không gian và giải bài toán đàn hồi bằng phương pháp phần tử hữu hạn với sự hỗ trợ của phần mềm ETABS Version 9.17.
Xuất tần số dao động từ phần mềm và xét số dao động riêng cần tính toán
Bảng 8.14: Kết quả tần số dao động theo phương X
Mode Period UX UY UZ Frequence(s -1 )
Bảng 8.15: Kết quả tần số dao động theo phương Y
Mode Period UX UY UZ Frequence(s -1 )
T i ,với T i (s) là chu kỳ dao động ứng với dạng dao động riêng thứ i được phần mềm phân tích
Tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động động lực của tải trọng gió, thành phần động của tải trọng gió có thể chỉ cần xem xét tác động từ thành phần xung của vận tốc gió hoặc cả lực quán tính của công trình.
Mức độ nhạy cảm của công trình được xác định dựa trên mối quan hệ giữa các tần số dao động riêng cơ bản, đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất, và tần số fL theo bảng tra cứu.
Giới hạn tầng số dao động riêng f =1.3 với công trình bằng bê tông cốt thép có L
=0.3và công trình thuộc vùng áp lực gió IIB tra bảng 9-TCVN 2737-1995
Theo hai phương X và Y, chúng ta chỉ xem xét thành phần động của gió tương ứng với dạng dao động thứ nhất do f1 < fL Các dạng dao động khác có ảnh hưởng nhỏ và theo tiêu chuẩn, chúng ta sẽ bỏ qua.
❖ Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần áp lực tĩnh của gió và áp lực động do xung vận tốc gió gây ra : W Fj =W j tc j S j
i: hệ số áp lực động của tải trọng gió, ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình, tra bảng 3 TCXD 229:1999
Wj tc - giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió, ở độ cao ứng với phần tử thứ j của công trình
Sj: diện tích mặt đón gió ứng với phần thứ j của công trình
: hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc vào tham số , và dạng dao động
Với Mode 1: Theo TCXD 229:1999 ta có:
- Theo phương trục X : = 35.5, =HY.4 Tra bảng theo bảng 4, bảng 5 TCXD
- Theo phương trục Y : = 28.2, =HY.4 Tra bảng theo bảng 4, bảng 5 TCXD
Bảng 8.16 : Giá trị tiêu chuẩn thành phần áp lực tĩnh của gió và áp lực động do xung vận tốc gió gây ra
BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG PHƯƠNG
BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG PHƯƠNG
HỆ SỐ ÁP LỰC ĐỘNG
CHIỀU CAO ĐÓN GIÓ ÁP LỰC TIÊU CHUẨN GIÓ Đ+H
TẢI TRỌNG TC GIÓ ĐỘNG CHỈ KỂ ĐẾN THÀNH PHẦ XUNG BX5.5 m
TC GIÓ ĐỘNG CHỈ KỂ ĐẾN THÀNH PHẦN XUNG BY(.2 m Z(m) M j (T) y j1 X y j1 Y ζ H j (m) W j (kG/m²) W Fji (T) W Fji (T)
- Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức: W P ji ( ) =M j i i y ji
Trong công thức tính hệ số ψi, lực WP(ji) được xác định với đơn vị tính toán là daN, kN hoặc T, tùy thuộc vào đơn vị của WFj.
Mj - khối lượng tập trung của phần công trình thứ j, (tấn khối);
i - hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động;
Hệ số i được xác định bằng cách chia công trình thành n phần, trong đó tải trọng gió trong mỗi phần được coi là không đổi Dịch chuyển ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng i được cho phép lấy bằng dịch chuyển do tải trọng phân bố đều trên mặt tĩnh gây ra Xác định hệ số i là bước tiếp theo quan trọng trong quá trình phân tích.
Hệ số động lực i cho dạng dao động thứ i được xác định thông qua đồ thị trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào thông số i và độ giảm loga của dao động Đồ thị này là công cụ quan trọng để xác định hệ số động lực chính xác.
Công trình bê tông cốt thép nên có = 0,3 tra bảng theo đường cong 1 Thông số i xác định theo công thức: 0 i 940 i
- hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, lấy bằng 1.2;
W0 - giá trị của áp lực gió (N/m 2 ); fi – tần số dao động riêng thứ i (Hz)
Kết quả xác định i như sau:
Các thông số f i, ε i, ξ i theo phương X
Các thông số f i, ε i, ξ i theo phương Y
Hệ số i được xác định bằng công thức: 1
Bảng 8.17: Kết quả tính toán thành phần động của gió
CAO ĐỘ SÀN KÝ HiỆU SÀN TRỌNG LƯỢNG
GIÁ TRỊ THÀNH PHẦN ĐỘNG TẢI GIÓ
Xác định nội lực khung ngang
- Sử dụng phần mềm Etabs Version 9.17
- 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
8.5.1 Các trường hợp tải trọng :
- GX (gió theo chiều dương trục X)
- GXX (gió theo hướng ngược chiều phương trục X)
- GY (gió theo chiều dương trục Y)
- GYY (gió theo hướng ngược chiều phương trục Y)
Trong đó: GXD(GTX; GDX), GYD(GTY;GDY)
Sau khi nhập các trường hợp tải trọng, chúng ta sẽ xuất nội lực của các thành phần THTT như TT, HT, GX, GXX, GY, GYY và thực hiện tổ hợp tính toán bằng phần mềm Microsoft Office Excel.
Tính toán khung trục 4
Từ biểu đồ nội lực trong phần mềm ETABS, chúng ta có thể xác định và tổ hợp các nội lực tại các tiết diện của dầm ở các tầng Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, cần chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm để thực hiện tính toán cho mỗi tiết diện Đối với dầm, nội lực được tính toán tại ba mặt cắt (gồm gối và nhịp) Việc tính toán thép dầm chỉ tập trung vào giá trị cực đại và cực tiểu của mômen và lực cắt, do đó cần sử dụng tổ hợp nội lực để thực hiện tính toán.
- Giá trị Mmax +, Mmin - để tính cốt thép dọc
Q maxđể tính cốt thép đai
Nội lực và tổ hợp nội lực của các tầng được thể hiện ở các bảng sau:
8.6.1 Tính toán cốt dọc: a Với tiết diện chịu mômen âm:
Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên ta tính toán với tiết diện chữ nhật 30x70 cm đặt cốt đơn
- Giả thiết trước khoảng cách trọng tâm cốt thép đến mép dầm a
Diện tích cốt thép yêu cầu: ( )
+ Nếu m R : thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp độ bền nén của bêtông hoặc đặt cốt kép b Với tiết diện chịu mômen dương:
Cánh nằm trong vùng chịu nén nên ta tính toán với tiết diện chữ T: h ’ f = hs = 0.12m Dầm trục A-C, E-G có l= 8,4 m Dầm trục C-E có l=9,4 m
Sf lấy nhỏ hơn các điều kiện sau:
+Sf ≤ 1/2(khoảng cách thông thuỷ giữa 2 dầm đặt cạnh nhau 𝑙 1 −𝑏
- Xác định vị trí trục trung hoà:
Mf = Rb b ' f h ' f (h0 – 0,5 h ' f ).5x10 3 x1.96x0.13x(0.65-0.5x0.13)!61 (kN.m) Trong đó: b ' f : bề rộng cánh chữ T: h ' f : chiều cao cánh
=>Dựa vào bản nội lực dầm nếu Mmax < Mf => tất cả moment dương tại các nhịp đều <
Mf : trục trung hoà qua cánh, việc tính toán như đối với tiết diện chữ nhật b ' f xh (mm)
Kiểm tra hàm lượng cốt thép: min o
Hợp lí: 0.8% t 1.5%.Thông thường với dầm lấy min =0.15% Đối với nhà cao tầng ma x= 5%
8.6.2 Tính toán cốt thép đai: a Kiểm tra điều kiện tính toán: Q ≤ Qb,o
Với Qb,o là khả năng chịu cắt của bêtông khi không có cốt đai, xác định như sau:
Tính các giá trị: q1 = g+p/2; Mb = φb2Rbtbho
Kiểm tra Qb,o< Qbmin thì lấy Qb,o= Qbmin rồi tính lại C 2 4
Qb,o> 2.5Rbtbo thì lấy Qb,o= 2.5Rbtbo rồi tính lại C 2 4
Kiểm tra Q ≤ Qb,o: bêtông đủ chịu cắt, bố trí cốt đai theo cấu tạo
Q > Qb,o: cần tính toán cốt đai b Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm: Điều kiện: Q 0,3. 1 b 1 R b h b 0
+ 1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện Ta có: 1 = 1+5.. w
+ b 1 : Hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực của các loại bêtông khác nhau
Khi điều kiện không được thỏa mãn, cần phải tăng kích thước tiết diện hoặc nâng cao cấp độ bền của bê tông Đồng thời, việc tính toán cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt cũng rất quan trọng.
Ta sẽ tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên Ta có điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng như sau: QQ b +QSW = q q c c
Mb = b2.(1+f +n).Rbt.b.h0 2, trong đó c là chiều dài hình chiếu của mặt cắt nghiêng trên trục cấu kiện Tải trọng thường xuyên liên tục trên dầm được ký hiệu là q1, trong khi khả năng chịu cắt của cốt đai được ký hiệu là qSW.
Khi tính toán người ta xác định qsw như sau:
trong đó Qb1 = 2 M b q 1 thì b b sw M
Trong cả hai trường hợp trên, qsw không được lấy nhỏ hơn
- Tính toán chiều dài khu vực gần gối tựa:
Mặt cắt nghiêng c1 có chiều dài hình chiếu trên trục cấu kiện là l1, với khoảng cách cốt đai s1 và khả năng chịu cắt của cốt đai là qsw1 Đối với đoạn l1, các chỉ tiêu cốt đai tương ứng là s2 và qsw2 Quy trình tính toán được thực hiện theo các bước cụ thể.
+ Khi q1>qsw1 - qsw2 thì: w1 01 ax 1
Tính toán cốt thép khung trục 4
Sau khi nhận được kết quả nội lực từ phần mềm ETABS, chúng ta tiến hành xuất các giá trị nội lực của những phần tử liên quan Việc này nhằm phục vụ cho quá trình tính toán cốt thép một cách chính xác và hiệu quả.
Nội lực của cột được chọn ở 2 vị trí: đầu cột và chân cột được thể hiện trong :
Bảng nội lực cột khung trục 4 Bảng tổ hợp nội lực cột khung trục 4
Từ bảng nội lực cột tiến hành tổ hợp ta được bảng tổ hợp nội lực khung trục 4
8.7.2 Tính toán cốt thép cột:
8.7.2.1 Xác định cặp nội lực tính toán:
Nội lực tính toán nén lệch tâm xiên được xác định từ bảng tổ hợp nội lực, trong đó chú trọng đến các bộ ba nội lực quan trọng.
+ Nmax và Mx, My tương ứng
+ Mxmax và N, My tương ứng
Trong thiết kế cột, giá trị mô men uốn tối đa (Mymax) và lực nén tối đa (N, Mx) được xác định tại hai mặt cắt: mặt cắt chân cột và mặt cắt đầu cột Mỗi tiết diện có ba tổ hợp khác nhau, do đó với hai tiết diện trên một cột, ta có tổng cộng sáu tổ hợp M-N Việc xác định cốt thép cho từng tổ hợp là cần thiết, và giá trị lớn nhất sẽ được chọn để bố trí cốt thép một cách hiệu quả.
Trong thiết kế cột, việc bố trí cốt thép đối xứng quanh chu vi là rất quan trọng Điều này cho phép chúng ta chỉ cần xác định giá trị Mxmax và Mymax, tức là những mômen lớn nhất về giá trị tuyệt đối, mà không cần phân biệt giữa mômen dương và âm.
Với bài toán không gian, cột được tính toán theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên (cột chịu uốn theo cả hai phương)
- Dùng phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép
- Xét tiết diện có cạnh là Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng là:
Cy , cốt thép đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn
- Xét tiết diện có các cạnh Cx, Cy
Tiết diện chịu lực nén N và mômen uốn Mx, My, cùng với độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay, được phân tích khi xét uốn theo hai phương Qua đó, hệ số x và y được tính toán, dẫn đến sự gia tăng mômen Mx1 và My1.
Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa giá trị Mx1, My1 và kích thước các cạnh, chúng ta sẽ áp dụng một trong hai mô hình tính toán theo phương x hoặc y Các điều kiện và ký hiệu được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 8.18:Bảng điều kiện và mô hình tính toán theo phương X và Y
Mô hình Theo phương X Theo phương Y Điều kiện y y x x
M1 = Mx1; M2 = My1 ea = eax + 0.2xeay h = Cy; b = Cx
M1 = My1; M2 = Mx1 ea = eay + 0.2xeax
- Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h0 = h-a; Z = h - 2.a chuẩn bị các số liệu Rb, Rs,
Rsc, R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng
- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng x1 b
- Xác định hệ số chuyển đổi m0:
- Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng) b
N e 1 = M Với kết cấu siêu tĩnh e0 = max(e1,ea); e = e0 +
- Tính toán độ mảnh theo hai phương: x o x l
Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị nén giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán
* Trường hợp 1: e x e y Điểm đặt tải
Nén lệch tâm rất bé khi 0
= h tính toán gần như nén đúng tâm
- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e : 1
- Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: (1 ) e 0,3
- Khi ≤ 14 lấy = 1; khi 14R.h0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé
- Xác định chiều cao vùng nén: 0
- Diện tích toàn bộ cốt thép Ast:
Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt toàn bộ
e đồng thời x1 ≤ R.h0 tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
-Diện tích toàn bộ cốt thép Ast:
Trong đó: k = 0,4 là hệ số xét đến trường hợp cốt thép đặt toàn bộ
-Khi tính được cốt thép, tính tỷ lệ cốt thép: bh 0
Kiển tra điều kiện: min max
Trong đó: min lấy theo độ mảnh r l 0
= cho theo bảng sau (theo TCXDVN 356-2005):
Bảng giá trị cốt thép tối thiểu r l 0
max: khi cần hạn chế việc sử dụng quá nhiều thép người ta lấy max=3.5%
- Để đảm bảo sự làm việc chung giữa thép và bêtông thường lấy max = 6%
8.7.2.3 Đánh giá và xử lý kết quả
- Giá trị Ast tính được theo các công thức đã lập có thể là dương, âm, lớn hoặc bé
- Đánh giá mức độ hợp lý bằng tỉ lệ cốt thép s st s A
- Tùy theo kết quả tính được mà có cách đánh giá và xử lí như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng
Nếu giá trị Ast nhỏ hơn 0, điều này cho thấy kích thước tiết diện quá lớn và không cần sử dụng cốt thép Trong trường hợp này, có thể giảm kích thước tiết diện hoặc sử dụng vật liệu có cường độ thấp hơn để tính toán lại Nếu không thể giảm kích thước, cần phải chọn cốt thép theo yêu cầu tối thiểu, được gọi là cốt thép theo yêu cầu cấu tạo, với công thức As = min bh 0, trong đó min = 1% cho cột khung không gian.
Khi giá trị Ast nhỏ hơn 0, các kết quả trung gian tính toán sẽ không chính xác và chỉ có giá trị như một điều kiện để tính toán, không phản ánh đúng sự hoạt động thực tế của tiết diện.
Khi chọn và bố trí cốt thép, cần tuân thủ quy định về chiều dày lớp bảo vệ và khoảng hở giữa các cốt thép Sau khi hoàn tất bố trí, cần xác định lại giá trị a và tính toán lại h0, Za, sau đó so sánh với các giá trị đã sử dụng trong tính toán trước đó Nếu giá trị h0 và Za vừa tính toán được lớn hơn hoặc bằng giá trị đã dùng, kết quả sẽ thiên về an toàn.
* Bố trí cốt thép dọc:
Sau khi hoàn tất việc tính toán cốt thép, bước tiếp theo là lựa chọn loại thép phù hợp và bố trí chúng trên bản vẽ Việc bố trí thép cột cần tuân thủ các yêu cầu cấu tạo cốt thép cho các cấu kiện chịu nén.
- Cốt dọc chịu lực thường dựng các thanh cú đường kớnh ỉữ40mm Khi cạnh tiết diện lớn hơn 200mm nờn chọn ỉ ≥16mm
- Cốt thép dọc được bố trí với khoảng hở tối thiểu là 5cm và khoảng cách tối đa là 40cm
* Bố trí cốt thép đai:
Trong khung buộc, cốt thép ngang, hay còn gọi là cốt đai, có vai trò quan trọng trong việc giữ vị trí của cốt dọc trong quá trình thi công và đảm bảo sự ổn định cho cốt dọc chịu nén Đặc biệt, khi cấu kiện phải chịu lực cắt lớn, cốt đai cũng tham gia vào việc chịu lực cắt.
- Đường kớnh cốt đai: ỉđ ≥
max và 5mm Ta chọn ỉđ = 8 mm là thỏa món
- Khoảng cách cốt đai: ađ ≤ k.ỉđmin và ao ỉđmin ; ỉmax: đường kớnh cốt thộp dọc chịu lực cắt bộ nhất, lớn nhất
+ Khi Rsc ≤ 400 MPa lấy k = 15 và ao = 500 mm
Rsc> 400 MPa lấy k = 12 và ao = 400 mm
+ Khi toàn bộ tiết diện chịu nén mà t 3% thì k = 10 và a0 = 300mm
- Trong đoạn nối chồng cốt thộp dọc thỡ ađ ≤10ỉmin
Cốt thép đai cần bao quanh toàn bộ cốt thép dọc để giữ cho chúng không bị phình ra, đảm bảo cốt thép dọc chịu nén được ổn định Để đạt được điều này, các cốt thép dọc tối thiểu phải cách nhau một thanh tại vị trí uốn của cốt thép đai, với khoảng cách giữa các chỗ uốn không quá 400mm theo cạnh tiết diện Khi chiều rộng tiết diện không vượt quá 400mm, việc bố trí này càng trở nên quan trọng.
75 trên mỗi cạnh có không quá 4 thanh cốt thép dọc, được phép dùng một cốt thép đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc
- Lực cắt lớn nhất lấy từ phần mềm ETABS (THBAO) : Qmax = 196.43 (kN)
- Kiểm tra điều kiện : Qmax< 0.6 xRbtxbxho= 0.6x1.05x10 3 x0.6x0.55 = 207.9 (kN)
- Do đó tất cả các cột khung trục 4 đều đặt cốt đai theo cấu tạo
- Chiều dài đoạn nối chồng cốt thép lấy theo TCXDVN 356 :2005 : lan = an s an b
Theo TCXDVN 198-1997, trong thiết kế nhà cao tầng, tại các vùng tới hạn của cột, nơi có khả năng xuất hiện khớp dẻo, chiều dài l1 từ tiết diện đầu mút cột cần đảm bảo l1 ≥ chiều cao tiết diện cột, l1 ≥ 1/6 chiều cao thông thuỷ của tầng và l1 ≥ 450mm Trong vùng này, cốt đai phải được bố trí dày hơn, với khoảng cách không lớn hơn 6 lần đường kính cốt thép dọc và không quá 100mm Chúng ta chọn s0mm.
76 Hình 8.8: Biểu đồ momen tĩnh tải (kN.m) Hình 8.9: Biểu đồ momen hoạt tải (kN.m)
77 Hình 8.10: Biểu đồ momen gió X(GX) (kN.m) Hình 8.11: Biểu đồ momen gió Y (GY) (kN.m)
Bảng 8.19: Bảng tổ hợp momen dầm
TT HT GX GXX GY GYY M min M max M min M max M min M max
Phần tử Tiết diện Đơn vị kG-m Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
Bảng 8.20: Bảng tính cốt thép
(daN.m) (cm) (cm) (cm)(cm)(cm)(daN.m)(cm) (cm 2 ) (%) 14 16 18 20 22 25 28 (cm 2 ) (%)
TÊN DẦM T.diện Chọn thép
Bảng 8.21: Bảng tổ hợp nội lực cột
GXX Max GY Max GYY
(KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) │M x │ max M x tư M x tư │M x │ max M x tư M x tư │M x │ max M x tư M x tư
(KN) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) M y tư
Bảng 8.22: Bảng tính cốt thép cột
M x M y N C x C y l ox l oy M x1 M y1 M x1 /C x M y1 /C y b h l o a h o Z a M 1 M 2 e a e 0 X 1 m 0 M Tr e min Ast A st TT s A st ch A st TT BT
(N.m) (N.m) (N) (cm) (cm) (m) (m) (N.m) (N.m) (N) (N) (cm) (cm) (m) (cm) (cm) (cm) (N.m) (N.m) (cm) (cm) (cm) (N.m) hợp (cm) (cm) (%) (cm 2 ) (cm 2 ) (%) 18 20 22 25 28 32 (cm 2 ) (cm 2 ) (%)
Bảng 8.23: Bảng tổ hợp lực cắt dầm
Qmin Qmax Qmin Qmax Qmin Qmax |Q|max
Tiết diện TT HT GY Min GYY Min Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp tính toán
Bảng 8.24: Bảng tính cốt thép đai dầm
C.tạo C.tạo C.tạo C.tạo C.tạo C.tạo