KIẾN TRÚC (10%)
1.THIẾT KẾ MẶT BẰNG CÁC TẦNG
2.THIẾT KẾ MẶT ĐỨNG CHÍNH MẶT ĐỨNG BÊN
3.THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ CÁC CHI TIẾT
Người HD: Th.S Nguyễn Tấn Hưng ………
Sinh viên : Nguyễn Xuân Vũ ………
Giới thiệu về công trình
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình:
Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên khí hậu ,địa chất thủy văn của khu vực xây dựng
- Vì vậy việc đầu tư xây dựng mới trường THCS Vĩnh Thuận, thị trấn Phước Dân,huyện Ninh Phước là rất cần thiết
1.1.2 Hiện trạng về hạ tầng kỹ thuật:
Trường được thành lập lâu năm với nhiều công trình hiện có, bao gồm khối lớp học với 04 phòng (dự kiến sẽ phá dỡ do xuống cấp), khối hiệu bộ và phục vụ học tập, nhà để máy bơm, nhà để xe cho giáo viên và học sinh Ngoài ra, trường còn có hệ thống sân vườn, cây xanh, đường giao thông hoàn chỉnh cùng với hệ thống điện, nước, cổng và tường rào được hoàn thiện.
1.2 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên khí hậu ,địa chất thủy văn của khu vực xây dựng
1.2.1 Vị trí của khu đất xây dựng :
- Khu vực đất xây dựng tọa lạc tại huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận
- Địa chỉ: Làng văn hóa dân tộc Chăm - Bàu Trúc, thị trấn Phước Dân huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận
- Tứ cận khu đất như sau:
- Phía đông: Giáp cánh đồng lúa Bàu Trúc
- Phía tây: Giáp khu dân cư Bàu Trúc
- Phía nam: Giáp trường trung học phổ thông An Phước
- Phía bắc: Giáp khu dân cư Bàu Trúc
1.2.2 Đặc điểm về các điều kiện tự nhiên khí hậu:
Ninh Thuận có khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc điểm gió khô nóng, nhiệt độ trung bình quanh năm đạt 27-28°C Lượng mưa hàng năm dao động từ 900-1100mm, độ ẩm không khí từ 75-77%, và gió chủ yếu theo hai hướng Đông Bắc và Tây Nam với tốc độ trung bình 2,7m/s Khu vực này có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 11 và mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng 8 năm sau.
Ninh Thuận có nguồn nước phân bổ không đồng đều, chủ yếu tập trung ở khu vực phía Bắc và trung tâm tỉnh Đặc biệt, nguồn nước ngầm tại đây chỉ đạt 1/3 so với mức bình quân của cả nước.
Theo dữ liệu khoan địa chất từ công ty tư vấn xây dựng Sông Dinh tại Ninh Thuận, địa tầng khu đất được khảo sát từ cốt thiên nhiên đến độ sâu 15m cho thấy những thông tin quan trọng về cấu trúc địa chất trong khu vực này.
-Lớp 1 : dày 4m lớp này là lớp đất Á Cát những chỉ tiêu cơ lý như sau:
-Lớp 2 dày trung bình 4m.Đây là lớp đất á sét có chỉ tiêu cơ lý như sau:
-Lớp 3 cát hạt vừa có chỉ tiêu cơ lý sau:
Chiều dày lớp thứ 3 kéo dài từ lớp thứ 2cho đến chiều sâu lỗ khoan
Mực nước ngầm nằm trong lớp thứ 1, cách cốt tự nhiên 4m.Nước ngầm trữ trong môi trường lỗ hổng của cát.Tính chất nước thuộc mức độ trung bình
Mặt thoáng nước ở độ sâu tương đối lớn nên ít ảnh hưởng đến quá trình thi công móng vào mùa khô.
Quy mô công trình xây dựng
Công trình xây dựng được thiết kế theo tiêu chuẩn của Việt Nam, với diện tích phòng và diện tích sử dụng phù hợp cho chức năng của phòng học.
- Công trình dân dụng cấp III
-Được thể hiên trong bảng vẽ kiến trúc : 03/05 b) Số tầng
-Công trình có 4 tầng và 1 mái
- Các mặt bằng của các tầng thể hiện qua bản vẽ KT 01/05; KT02/05 c) Cao độ mỗi tầng:
- Tầng 4 +14,7m d) Chiều cao công trình:
- Công trình có chiều cao 17,7 m (tính từ mặt nền cos ± 0.000) e) Diện tích xây dựng:
-Diện tích xây dựng công trình:(57,6x9,5+6,9x18,3)g3,47m 2
-Tổng diện tích khu đất nghiên cứu: 3000m 2
Với: HSD: Tỷ số của tổng diện tích sàn toàn công trình trên diện tích lô đất
= 2693.88m 2 : Tổng diện tích toàn sàn công trình không bao gồm diện tích sàn mái.
Cát giải pháp xây dựng
1.4.1 Giải pháp thiết kế bố trí tổng thể:
- Công trình dược bố trí theo hình khối chữ nhật, mặt chính quay về hướng Nam
Khu đất xây dựng công trình nằm trong khuôn viên trường cũ, do đó thiết kế tổng mặt bằng cần đáp ứng các yêu cầu hoạt động bên trong công trình và tạo mối quan hệ hài hòa với các công trình xung quanh Công trình sẽ được thiết kế để đảm bảo sự yên tĩnh trong học tập, với tầm nhìn thoáng đãng cùng gió và ánh sáng tự nhiên Ngoài ra, việc tạo ra không gian mở với cây xanh và vườn hoa sẽ góp phần làm phong phú thêm cảnh quan cho 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
Hình 1.1: Mặt bằng tổng thể
Hình 1.2 : Các lớp cấu tạo
1.4.3 Giải pháp thiết kế mặt đứng và hình khối: a Giải pháp mặt đứng:
-Công trình phục vụ cho công tác dạy và học nên thiết kế quan tâm đến mặt đứng chính được thiết kế với những đường nét thanh mảnh
- Về khối kiến trúc được tổ chức theo khối chữ nhật, phát triển theo chiều cao vừa mang tính quy mô vừa mang tính hiện đại
- Bố trí hành lang thông thoáng, trồng hoa, cây xanh phù hợp
- Công trình có chiều cao tính từ cốt nền là 17,7 mét kể cả tầng mái Tầng 1 cao 3.9 m,
- Hướng chính của công trình là hướng Nam hạn chế được nắng chói của mặt trời hướng Tây vào mùa hè và gió bảo hướng Đông vào mùa mưa
Hình 1.3 : Mặt đứng công trình b Giải pháp hình khối:
Công trình được thiết kế dưới dạng khối hình hộp chữ nhật, tiếp giáp với một công trình khác Kiến trúc của công trình là sự hòa quyện giữa phong cách cổ điển và hiện đại, tạo nên vẻ đẹp phóng khoáng và tự do Giải pháp mặt bằng được tối ưu hóa để phù hợp với không gian xung quanh.
- Công trình: Trường trung cơ Vĩnh Thuận, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận được thiết kế với quy mô 4 tầng
Mặt bằng công trình được thiết kế hợp lý, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức giao thông, đồng thời đơn giản hóa các giải pháp về kết cấu và kiến trúc.
- Bố trí mặt bằng phòng học có hành lang phía trước trường gồm 4 tầng, mặt bằng bố trí tương tự vừa khép kín vừa mang tính liên hoàn
Mỗi tầng của tòa nhà được thiết kế với 5 phòng học, 1 phòng vệ sinh cho nam và nữ, cùng với 1 cầu thang bộ Thiết kế bao gồm 2 hành lang ở phía trước và một sảnh nghỉ Mặt bằng được lựa chọn với hệ lưới chính có kích thước 7.0 m x 4.2 m.
- Diện tích mỗi phòng học : 8,4 m x 7, 0m X.8 m 2
- Số phòng học mỗi tầng : 5 phòng
- Hành lang rộng : (2,5x54,9)m và sảnh nghỉ rộng (4,2x12.9)m
Cấp nhà III đã được thiết kế với mặt bằng công trình phù hợp, đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về công năng và đảm bảo sự hợp lý trong việc bố trí kết cấu.
Hình 1.4 Mặt bằng công trình d Giải pháp mặt cắt
Công trình lớp học được xây dựng với cấu trúc khung bê tông cốt thép chịu lực, bao gồm cột, dầm, sàn và cầu thang đổ bê tông liền khối Tường bao che và tường ngăn phòng học được xây bằng gạch dày 220mm, trong khi tường khu vệ sinh sử dụng gạch dày 110mm Nền các phòng học và hành lang được lát gạch Ceramic, đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền, còn nền khu vệ sinh được lát gạch Ceramic chống trượt, tăng cường an toàn cho người sử dụng.
- Mái bằng BTCT phía trên có lợp tôn chống nóng ,độ dốc 45% về sê nô thu nước
-Chiều cao tầng 2,3,4,5: h = 3,6m e Giải pháp giao thông công trình:
Giao thông trong tòa nhà được tổ chức theo phương đứng qua cầu thang bộ và phương ngang qua hành lang Hành lang ở các tầng kết nối với cầu thang, tạo ra các nút giao thông thuận tiện và thông thoáng, giúp người đi lại dễ dàng và đảm bảo an toàn trong trường hợp khẩn cấp như cháy nổ.
- Khối lớp học 20 phòng: công trình cấp III, 04 tầng, bao gồm 20 phòng học, hành lang, cầu thang giao thông thuận lợi trong quá trình sử dụng
- Thiết kế phù hợp với công năng sử dụng và đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật cao
- Chiều cao cote trần tầng 1là 3,6m, tầng 2 là 3,6m, chiều cao toàn công trình là +9,9m (tính từ cos 0.000) Dùng hành lang trước làm giao thông chính
- Mái lợp tôn kẽm màu sóng vuông dày 0,42mm, xà gồ thép C125x45x2
- Trần tôn lạnh khung thép C45x100x2 và thép hộp 30x30x1.2;
Hệ thống tường bao che được xây dựng bằng gạch ống không nung 4 lỗ có kích thước 80x80x180mm, sử dụng vữa xây M50 và vữa trát M75 Đối với các kết cấu phức tạp khác, sẽ được xây dựng bằng gạch thẻ không nung.
KT: 40x80x180 vữa xây mác 75, vữa tô mác 75 Toàn bộ tường trong và ngoài lăn sơn 03 nước có bả maitit
- Hệ thống cửa sử dụng cửa sắt kính
-Lan can xây gạch thẻ kết hợp tay vịn bằng bê tông trát đá mài
- Bậc cấp láng đá mài
- Nền lát gạch ceramic 400x400mm.
Giải pháp kỹ thuật khác
- Được thiết kế phù hợp với tải trọng địa chất khu đất và đảm bảo tính kỹ thuật cao
Sử dụng móng nông bê tông cốt thép kết hợp với khung bê tông cốt thép đá 1x2 mác 200 để chịu lực chính Móng được chôn sâu và đặt trên nền đất tự nhiên ổn định, với cường độ đất nền được xác định dựa trên kết quả khảo sát địa chất.
- Móng bó nền xây đá chẻ đúng quy cách 20x20x25cm vữa xây M75 kết hợp với đà kiềng bê tông cốt thép bên trên
Hệ dầm liên kết đỡ sàn sảnh và sê nô được thi công bằng bê tông cốt thép mác 200, đổ toàn khối Thép sử dụng cho dầm nhỏ hơn hoặc bằng 10mm là thép CI với cường độ Ra = 2100kg/cm2, trong khi thép lớn hơn 10mm là thép CII có cường độ Ra = 2700kg/cm2.
1.5.2 Giải pháp điện chiếu sáng – thông gió:
- Nguồn điện được đấu nối vào nguồn điện 1 pha 220V từ tủ điện tổng hiện có của trường
Hệ thống cửa sổ lấy sáng tự nhiên kết hợp với thiết kế điện chiếu sáng đảm bảo sinh hoạt cho công trình, mang lại không gian thông thoáng Để tăng cường sự thông gió, công trình được thiết kế với hệ thống cửa đi và cửa sổ cùng với quạt nhân tạo.
1.5.3 Giải pháp chống sét – Phòng cháy chữa cháy:
- Hệ thống chống sét cho công trình được thiết kế theo TCXDVN 46-2007 đảm bảo an toàn và hiệu quả
Sử dụng kim thu sét NLP 1100, cấp 3, RpDm, giúp thu sét và dẫn xuống đất một cách an toàn nhờ vào hệ thống dây dẫn thoát sét và hệ thống tiếp đất có điện trở thấp, đảm bảo rtđ min % = 0,1% (thỏa mãn) Chọn thép 8, khoảng cách giữa các thanh thép:
2,83 (cm) Vậy bố trí thép như sau:
- Thép chịu mômen dương chọn 6a100
- Cốt thép phân bố theo phương cạnh dài: 6a200
- Cốt mũ đặt theo cấu tạo: 8a200
- Cốt đỡ mũ đặt theo cấu tạo: 6a250.
Tính toán các cốn thang C1 và C2
- Cốn là dầm đơn giản với chiều dài nhịp lc = 3,91m, 2 đầu liên kết khớp với dầm chiếu tới 1 hoặc dầm chiếu tới 2 và dầm chiếu nghỉ 1 q c (kN /m)
Hình 4.9 Sơ đồ tính cốn thang
Chiều cao cốn h chọn theo nhịp d 1 d d h l
Có ld = 3,91m; ta chọn md = 13; → 3, 91 0, 301 d 13 h = = m
Chọn tiết diện cốn là 100x300 (mm)
+ Trọng lượng phần bêtông: gbt = n..b.(h- hb ) = 1,1.25.0,1.(0,3 - 0,09) = 0,5775 (kN/m)
+ Trọng lượng phần vữa trát: gtr = n...(b+2h-hb ) = 1,3.16.0,015.(0,1 + 2.0,3 - 0,09) = 0,19 (kN/m)
+ Trọng lượng lan can, tay vịn (tạm tính): glc = 1,2x0,20 = 0,24(kN/m)
+ Trọng lượng do bản thang Ô1 (bản kê 4 cạnh) truyền vào cốn dạng hình thang:
Trong đó: q b tt = 9, 65 ( 9 kN m / 2 )đã tính ở bản Ô1; 1
= l = Tổng tải trọng phân bố đều lên cốn theo phương thẳng đứng: qc=gbt+ gtr+ glc+ qb = 0,5775 + 0,19 + 0,24 + 8,88 = 10,048 (kN/m)
Hình 4.10 Nội lực cốn thang
4.5.4 Tính toán cốt thép: a Tính cốt thép dọc:
Loại Bê tông B20 có Rb = 11,5 Mpa = 11,5.10 3 (kN/m 2 )
Rbt = 0,9 Mpa = 0,9.10 3 (kN/m 2 ) Thép 8 : dùng thép CII có Rs = Rsc = 280 Mpa = 280.10 3 (kN/m 2 )
Giả thiết a = 3 cm tính được h0 = 30 – 3 = 27 cm = 0,27m
Căn cứ vào cấp độ bền của bêtông và nhóm cốt thép, tra bảng được R và R
Diện tích cốt thép yêu cầu: o s s
Chọn 118 có As bt = 2,545 (cm2), cốt thép cấu tạo chọn 114 c Tính cốt thép đai:
- Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:
+ Đoạn gần gối tựa (≤l/4) h≤450 thì Sct = min(h/2;150) h>450 thì Sct = min(h/3;300)
+ Đoạn giữa nhịp: h≤300 thì Sct = min(h/2;150) h>300 thì Sct = min(3/4h;200)
- Chọn được bước đai: s = 150 ở 1/4 gối s = 200 ở nhịp
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bêtông: o b b w Rbh
Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, n = 2 nhánh, s = 150 mm
1 = 1 − = 1 – 0,01 x 11,5 = 0,885; Với β = 0,01 (đối với bê tông nặng) o b b w 1 1 R bh
Vậy bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính
- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông: o bt b R bh
Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt đai chỉ đặt theo cấu tạo:
+ Đoạn 1/4 nhịp ở hai đầu dầm chọn 6a 150 ( sct ≤ 15cm và h/2 = 15cm)
+ Đoạn giữa nhịp chọn 6a 200 ( sct ≤ 20 cm và 3h/4 = 22cm).
Tính toán dầm chiếu nghỉ (DCN1)
Dầm chiếu nghỉ làm việc như dầm đơn giản 2 đầu khớp kê lên tường
Hình 4.11 Sơ đồ tính DCN1Chọn kích thước tiết diện
Chiều cao cốn h chọn theo nhịp d 1 d d h l
Có ld = 4,5m ; ta chọn md = 13; → 4500 346,15( ) d 13 h = = mm
Chọn tiết diện DCN1 là: 200x350 (mm)
4.6.2 Xác định tải trọng: a) Tải trọng phân bố:
+ Trọng lượng phần bêtông: gbt = n..b.(h- hb ) = 1,1.25.0,2.(0,30 - 0,09) = 1,43 (kN/m)
+ Trọng lượng phần vữa trát: gtr = n...(b+2h-2hb ) = 1,3.16.0,015.(0,2+2.0,35- 2.0,09) = 0,225 (kN/m).
+ Trọng lượng do bản chiếu nghỉ Ô3 (bản dầm) truyền vào cón dạng hình chữ nhật: q3= 1 8, 636.2,1 9, 068( / )
Trong đó: q b tt = 8, 636( kN m / 2 )đã tính ở bản Ô3
+ Trọng lượng do bản thang Ô1 (bản kê 4 cạnh) truyền vào (dạng tam giác) qui đổi về phân bố đều
Tổng tải trọng phân bố lên dầm chiếu nghỉ là : qcn = 1,43+0,225+ 9,068+6,188 = 16,911 (kN/m) b) Tải trọng tập trung do cốn:
4.6.3 Tính toán cốt thép: a Tính cốt dọc:
Giả thiết a = 3,5 cm tính được ho = 35 – 3,5 = 31,5 cm = 0,315 mm
11,5.10 0, 2.0,315 m = 0,364 R = 0,429; Từ αm = 0,761 Diện tích cốt thép yêu cầu :
Cốt thép cấu tạo: 214 b.Tính cốt đai:
- Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:
+ Đoạn gần gối tựa (≤l/4) h≤450 thì Sct = min(h/2;150) h>450 thì Sct = min(h/3;300)
+ Đoạn giữa nhịp: h≤300 thì Sct = min(h/2;150) h>300 thì Sct = min(3/4h;200)
- Chọn được bước đai: s = 150 ở 1/4 gối s = 200 ở nhịp
- Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bêtông: o b b w Rbh
Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: 6, n = 2 nhánh, s = 150 mm
1 = 1 − = 1 – 0,01 x 11,5 = 0,885; Với β = 0,01 (đối với bê tông nặng) o b b w 1 1 R bh
= 220,63 (kN) > Qmax= 57,69 (kN) Vậy bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính
- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông: o bt b R bh
Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt đai chỉ dặt theo cấu tạo:
+ Đoạn 1/4 nhịp ở hai đầu dầm chọn 6a 150 ( sct ≤ 15cm và h/2 = 15cm)
+ Đoạn giữa nhịp chọn 6a 200 ( sct ≤ 20 cm và 3h/4 = 200 cm)S c.Tính cốt treo:
Tại vị trí cốn C1 và C2 kê lên DCN1 cần phải có cốt treo để gia cố Cốt treo đặt dưới dạng cốt đai
Hình 4.13 Sơ đồ tính cốt treo
Diện tích cốt đai cần thiết là: sw o s sw R h
Dùng đai 6 hai nhánh thì số lượng đai cần thiết là : 0, 782 1,38
Ta đặt mỗi bên mép cốn C1 (hoặc C2) 2 đai.
Tính dầm chiếu tới 1 (DCT1) và dầm chiếu tới 2 (DCT2)
Dầm chiếu tới 1 (DCT1) và dầm chiếu tới 2 (DCT2), có cùng sơ đồ tính, tải trọng tác dụng như dầm chiếu nghỉ 1 (DCN1) nên bố trí thép như DCN1.
Sơ đồ tính toán khung trục 12
Hình 5.1 Sơ đồ tính khung trục 12
Giả thiết chiều sâu chôn móng là 1,5m (chiều sâu từ đất tự nhiên đến đáy móng) chiều cao đế móng 0,6m
Chiều cao lớp tôn nền (chiều cao từ mặt đất tự nhiên đến cốt tầng 1) là 0,75m
Chiều cao cổ móng ( chiều cao từ mặt trên đến lớp tầng 1) :
Lựa chọn kích thước các bộ phận
5.2.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột:
Việc chọn kích thước và tiết diện cột dựa trên yêu cầu về kiến trúc và kết cấu
+Về kiến trúc :Theo yêu cầu thẩm mỹ và yêu cầu về sử dụng không gian
+Về kết cấu : Kích thước tiết diện dầm cột đảm bảo độ bền và độ ổn định Độ ổn định : l 0 gh
= b 1 Theo độ bền diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức : sb b
- F sb : Diện tích sơ bộ tiết diện ngang của cột
K =(1.21,5) chọn k = 1,5 đối với cột biên k = 1,2 đối với nhịp giữa
- R b : Cường độ tính toán chịu nén của bê tông (B20 : R b ,5MPa)
- N : Lực dọc trong cột Ban đầu chưa tính được lực dọc trong cột , ta giả thiết N= (10
12KN/m 2 ) Fxq ( Xem tải trọng do sàn + dầm + tường …bình quân phân bố đều trên diện tích 1m 2 là 1012KN/m 2 ,chọn q= 12(KN/m 2 )
- Fxq : là tổng diện tích các tầng tác dụng xung quanh cột
Hình 5.2 Diện tích truyền tải lên trục 12 Diện tích truyền tải lên trục 12 từ tầng 2,3,4 từ tầng mái
• Chọn kích thước, tiết diện tại trục B,9 tầng 1 theo 2 điều kiện sau :
+ Tiết diện cột ( cột biên ) : sb b
Kiểm tra lại kích thước đã chọn về độ mảnh :
Bảng 5.1 Chọn tiết diện cho khung cột trục 12
Chọn kích thước cột Kiểm tra độ mảnh b h F chọn H(m) λ o λ gh
C1 24.36 11 267.96 1.5 0.03 0.2 0.3 0.06 3.9 13.65 Thỏa C2 19.11 11 210.21 1.5 0.03 0.2 0.3 0.06 3.6 12.6 Thỏa C3 13.86 11 152.46 1.5 0.02 0.2 0.3 0.06 3.6 12.6 Thỏa C4 8.61 11 94.71 1.5 0.01 0.2 0.3 0.06 3.6 12.6 Thỏa C5 79.8 11 877.8 1.2 0.09 0.2 0.4 0.08 3.6 12.6 Thỏa C6 59.85 11 658.35 1.2 0.07 0.2 0.35 0.07 3.6 12.6 Thỏa C7 39.9 11 438.9 1.2 0.05 0.2 0.35 0.07 3.6 12.6 Thỏa C8 19.95 11 219.45 1.2 0.0 0.2 0.3 0.06 3.6 12.6 Thỏa C9 62.16 11 683.76 1.5 0.09 0.2 0.4 0.08 3.6 12.6 Thỏa C10 47.46 11 522.06 1.5 0.07 0.2 0.35 0.07 3.6 12.6 Thỏa C11 32.76 11 360.36 1.5 0.05 0.2 0.35 0.07 3.6 12.6 Thỏa C12 18.06 11 198.66 1.5 0.03 0.2 0.3 0.06 3.6 12.6 Thõa
5.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm :
Chiều cao tiết diện dầm được xác định theo công thức:
Trong đó m= 812 ; l d là nhịp của dầm
Hình 5.3 Sơ đồ + tiết diện dầm khung trục 12
Xác định tải trọng lên khung trục 12
Tải trọng phân bố đều trên dầm : a.Trọng lượng bản thân dầm : tt g d = n. bt b d (h d − h s ) + n. tr tr (b + 2h − 2 h s )
+Tiết diện dầm 200x300 : tt g d =1,1.25.0,2.(0,3 − 0,09) +1,3.16.0,015.(0,2 + 2.0,3 − 2.0,09) = 1,348( kN/m)
+Tiết diện dầm 200x600 : tt g d =1,1.25.0,2.(0,6 − 0,09) +1,3.16.0,015.(0,2 + 2.0,6 − 2.0,09) = 3,186( kN/m) b Tải trọng do sàn truyền vào dầm khung :
* Sơ đồ truyền tải của sàn vào dầm khung DK10 từ tầng 2 dến tầng 4:
Hình 5.4 Tải trọng do sàn truyền vào dầm khung
Dầm khung nhận tải trọng từ các ô sàn theo sơ đồ hình tam giác và được quy đổi thành tải trọng phân bố đều Việc tính toán tương tự cũng được áp dụng cho tải trọng truyền vào dầm phụ.
Bảng 5.2 Tính tải trọng do sàn truyền vào dầm khung K12 từ tầng 2 đến tầng 4
Nhịp dầm Ô sàn truyền vào dầm gs (KN/m
S16 4.809 Tam giác 3.5 4.2 5.260 c.Tải trọng tác dụng lên khung tầng mái :
Bảng 5.3 Cấu tạo các lớp vật liệu sàn mái và sênô
Cấu tạo các lớp vật liệu
Láng vữa tạo dốc B5 dày trung bình 40 0.04 16 0.64 1.3 0.832
-Trọng lượng bản thân dầm khung tầng mái : Tính toán tương tự như dầm khung tầng 2
Bảng 5.4 tính trọng lượng bản thân dầm khung tầng mái
-Tải trọng do sàn tầng mái truyền vào khung :
Hình 5.5 Sơ đồ tải trọng sàn tầng mái truyền vào dầm khung
Bảng 5.5 Tải trọng do sàn tầng mái truyền vào khung
Nhịp dầm Ô sàn truyền vào dầm gs (KN/m 2 )
-Tải trọng do tường thu hồi truyền xuống dầm khung:
Theo thiết kế kiến trúc, trục 12 nằm giữa phòng học không có tường xây ở các tầng 1 đến 4 Tầng mái có tường thu hồi trên dầm khung trục BC và CD để hỗ trợ xà gồ mái, với kích thước cụ thể cho tường thu hồi.
Hình 5.6 kích thước tường thu hồi Tường xây gạch ống dày 200 không trát: g tg =1,1.15.0, 2=3,3 (KN/m 2 )
Diện tích tường thu hồi:
Tải trọng tường thu hồi truyền vào dầm :
− = = Bên trên lợp mái tôn, xà gồ thép:
Tra sổ tay kết cấu, Bảng 2-1/trang 39 có: gm tc (kG/m 2 )=0,2 (KN/m 2 )
Diện tích mái trong phạm vi 1 bước cột (diện tích phần mái truyền vào dầm khung):
Tải trọng do trọng lượng mái truyền vào dầm:
Bảng 5.6 tổng hợp tải trọng phân bố đều lên dầm khung trục 12, phần tĩnh tải
-Tải trọng tập trung tại nút:
• Trọng lượng cột trên nút: Bao gồm phần bê tông và vữa trát Trọng lượng cột được xác định theo công thức sau :
Pc= nbt. bt bc.hc.lc+2.ntr. tr tr (bc+hc).lc
= 1,1.25.bc.hc.lc +2.1,3.16.0,015.( bc+hc).lc
Bảng 5.7 Tải trọng tập trung tại nút
Tầng Cột Tác dụng vào nút b c (m) h c (m) l c (m)
• Lực tập trung do dầm dọc truyền vào nút :
+ Trọng lượng bản thân dầm
+ Tải trọng do sàn truyền vào dầm (giữ nguyên hình dạng: hình thang hay tam giác, không quy đổi về phân bố đều)
+ Tải trọng do tường và cửa trên dầm
Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm dọc:
Tầng 24 : Dầm trục C tính toán tương tự như dầm D1 có qd= 1,286(KN/m)
Dầm trục C’ tính toán tương tự như dầm D2 có qd= 1,286(KN/m)
Dầm trục D chọn tiết diện như dầm D1 có qd= 1,286 (KN/m)
Dầm trục B chọn tiết diện 200x200 (mm) qd= nbt.bt.bd.( hd-hs)+ 2.ntr.tr.tr.( hd-hs)
Tầng mái : Dầm trục B,C,C’,D : qd= 1,286 (KN/m)
Dầm bo (ở 2 đầu console) tiết diện 100x300(mm) qd= nbt.bt.bd.( hd-hs)+ 2.ntr.tr.tr.( hd-hs)
Nhịp dầm 4,2 do đó tải trọng truyền vào nút sẽ là : Pd1=4,2.qd
-Tải trọng do sàn truyền vào dầm:
Hình 5.7 Sơ đồ truyền tải từ sàn vào dầm dọc (tầng 2-4)
Hình 5.8 Sơ đồ truyền tải từ sàn tầng mái vào dầm dọc
Tải trọng từ sàn truyền vào dầm dọc và sau đó vào nút được xác định bằng tổng tải trọng sàn tác dụng trong diện tích truyền lực vào nút Do đó, tải trọng truyền vào nút được tính theo công thức: Pd2 = Fsan gs, trong đó không cần quy đổi thành tải trọng tương đương khi tính nội lực trong dầm dọc.
-Tải trọng do sàn truyền vào nút :
Hình 5.9 Sơ đồ truyền tải từ sàn vào nút (tầng 2-4)
Hình 5.10 Sơ đồ truyền tải từ sàn tầng mái vào nút -Tải trọng do tường + cửa, lan can trên dầm :
Hình 5.11 Mặt bằng tường cửa lan can
Dầm trục chịu tải trọng từ tường dày 100mm và lan can cao 1,0m Để tính toán gần đúng, ta xem toàn bộ tải trọng của tường và lan can được phân bố đều trên dầm, theo bảng dưới đây.
Bảng 5.8 tính tải trọng từ tường truyền vào dầm trục B từ 1112
Kích thước tường Trọng lượng đơn vị g t100 (KN/m 2 )
Tổng tải trọng g (NK/m) l d (m) q lancan(B)
+Dầm trục C chịu tải trọng của tường và cửa lấy kết quả tính toán ở dầm D1 : q 11-12 C= 6,214 (KN/m) giống nhịp 3-4 ở dầm D1 q 12-13 C = 6,214 (KN/m) giống nhịp 4-5 ở dầm D1
+Dầm trục C’ không có tường cửa :
+Dầm trục D chịu tải trọng bên trên gồm tường dày 200 , trát tường 2 bên dày dày 15 và cửa sổ (2,4x1,8)m
Bảng 5.9 Tính tải trọng tường cửa truyền vào dầm D trục 11 13
Kích thước tường Diện tích cửa (2400x1800)
Trọng lượng đơn vị cửa g c
Trọng lượng đơn vị tường g t200
Bảng 5.10 Tính tải trọng tường trên mái truyền vào dầm B,D trục 1113
Kích thước tường Trọng lượng đơn vị g t200 (KN/m 2 )
- Phần tải trọng truyền vào nút (mỗi nhịp dầm lấy có chiều dài 2,1m )
Bảng 5.11 Tổng hợp tĩnh tải truyền vào nút khung trục 12 q d (KN/m)
Sê nô 1.68 3.619 6.080 q 11-12 trụcB 1.121 2.354 SM2 3.69 3.619 13.354 q 12-13 trụcB 1.121 2.354 SM2 3.69 3.619 13.354
SM11 2.14 3.619 7.745 SM15 2.14 3.619 7.745 SM15 2.14 3.619 7.745 SM11 2.14 3.619 7.745 SM16 2.14 3.619 7.745 SM12 2.14 3.619 7.745 SM16 2.14 3.619 7.745 SM12 2.14 3.619 7.745
Tổng cộng P q tường+cửa (KN/m) (KN)
TLBT dầm Sàn truyền vào nút
BẢNG TỔNG HỢP TĨNH TẢI TRUYỀN VÀO NÚT KHUNG TRỤC 12
Tương tự như tĩnh tải nhưng chỉ có phần do sàn truyền vào
3 Mái bằng không sử dụng 0.75 1.3 0.975
❖ Tải trọng phân bố dều trên dầm :
*Sơ đồ truyền tải của sàn vào dầm khung DK12 từ tầng 24 :
Hình 5.13 Sơ đồ truyền tải của sàn vào dầm khung DK12 từ tầng 24
Bảng 5.13 Tải trọng do sàn truyền vào dầm khung ( phần hoạt tải )
Nhịp dầm Ô sàn truyền vào dầm p s
* Sơ đồ truyền tải của sàn vào dầm khung DK12 từ tầng mái :
Hình 5.14 Sơ đồ truyền tải của sàn vào dầm khung DK12 từ tầng mái
Tải trọng do hoạt tải mái tôn truyền vào dầm khung DK12 (nhịp B-D) qm = pm.4,2 = 0,39.4,2 = 1,638 (KN/m)
Bảng 5.14 Tổng hợp tải trọng phân bố đều lên dầm khung trục 12 (phần hoạt tải)
-Tải trọng tập trung tại nút (do dầm dọc truyền vào nút):
Lực phân bố trên dầm dọc phần hoạt tải được xác định từ hoạt tải sàn truyền vào, tương tự như cách xác định lực tập trung tại nút cho phần tĩnh tải Cụ thể, lực này được tính bằng cách lấy diện tích phần sàn truyền vào nút nhân với hoạt tải sàn.
Diện tích sàn truyền vào nút :
Hình 5.13 Diện tích sàn truyền vào nút
Hình 5.14 Diện tích sàn mái truyền vào nút
Bảng 5.15 Xác định hoạt tải tập trung tại nút khung trục 12
Hoạt tải sàn truyền vào nút
-Xác định tải trọng gió lên khung trục 10:
*Tải trọng gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995
Hoạt tải gió gồm 2 thành phần: Phần Tĩnh và phần động
Trường THCS Vĩnh Thuận, tọa lạc tại huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận, có chiều cao toàn nhà H = 7m, dưới 40m, do đó không cần xem xét tác động của tải trọng gió Gió được phân chia thành hai trường hợp: gió trái và gió phải.
+ Tải trọng tiêu chuẩn trên 1m2 ở độ cao Z là: W= W o k.c
W 0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng theo địa danh hành chính
(TCVN 2737-1995) k: Hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng gió theo độ cao (Nội suy từ bảng 5/trang 22
TCVN 2737-1995) c: Hệ số khí động (theo bảng 6/trang 24-43 TCVN 2737 – 1995)
+ Tải trọng gió tác dụng trong 1 tầng được lấy với chiều cao Z trung bình của tầng đó (để xác định hệ số k)
Tải trọng gió phân bố vào cột được xác định : q = n.B.W = n.B.W 0 k.c
B= 4,2m : Bề rộng đón gió của khung đang xét
W 0 = 0,83 KN/m² (Ninh Phước thuộc vùng II-A) với hệ số c = +0,8 cho gió đẩy và c = -0,6 cho gió hút Hệ số k là hệ số nội suy theo độ cao trung bình của tầng (z) so với mặt đất tự nhiên, áp dụng cho địa hình B, nơi có địa hình tương đối trống trải, ít vật cản, và chỉ có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m.
Vậy: Áp lực gió đẩy q đ = 1,2.0,8.4,2.0,83.k = 3,3465.k Áp lực gió hút q h = 1,2.(-0,6).4,2.0,83.k = -2,4099.k
Bảng 5.16 tải trọng gió phân bố vào cột :
Chiều cao trung bình so với mặt đất tự nhiên
Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình k(z)
Tải trọng phân bố đều vào cột bên đẩy qđ (KN/m)
Tải trọng phân bố đều vào cột bên hút qh (KN/m)
Trong đó : i: phần tử thứ i ở trên mái Ở đây ta chia mái thành 2 phần đón (hút) gió: phần sênô cao 0,6m và phần mái tôn cao 2,4m
- Phần sênô có cđẩy = 0,8; chút = -0,6; h=0,6m; k(z,3) = 1,01
- Phần mái tôn với góc a = 30 o tỷ số 1 15, 3 1, 6 2
9, 5 h l = = nội suy có cđẩy = -0,6 ; chút = -0,8; h=2,4m; k(z,75) =1,071
Hình 5.15 Hệ số khí động tác dụng trên mái (gió trái)
Hình 5.16 Hệ số khí động tác dụng trên mái (gió phải)
+ Gió thổi từ trái sang :
+ Gió thổi từ phải sang :
Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung
Ta phân tích tải trọng tác dụng vào khung thành 5 trường hợp: Tĩnh tải, Hoạt tải 1, Hoạt tải 2, Gió trái, Gió phải
HOẠT TẢI 1 :P (KN) ; q (KN/m) HOẠT TẢI 1 :P (KN) ; q (KN/m)
GIÓ TRÁI :P (KN) ; q (KN/m) GIÓ PHẢI :P (KN) ; q (KN/m)
Xác định nội lực cho các trường hợp tải trọng
Sau khi xác định các trường hợp tải trọng tác động lên khung K10, chúng tôi tiến hành tính toán nội lực trong khung tương ứng với các trường hợp tải trọng đó Để thực hiện tính toán nội lực, chúng tôi sử dụng phần mềm SAP2000 v12.
Biểu đồ momen tĩnh tải Biểu đồ momen hoạt tải 1
Biểu đồ momen hoạt tải 2 Biểu đồ momen gió trái
Biểu đồ momen gió phải Biểu đồ lực cắt tĩnh tải
Biểu đồ lực cắt hoạt tải 1 Biểu đồ lực cắt hoạt tải 2
Biểu đồ lực cắt gió trái Biểu đồ lực cắt gió phải
Biểu đồ lực dọc tĩnh tải Biểu đồ lực dọc hoạt tải 1
Biểu đồ lực dọc hoạt tải 2 Biểu đồ lực dọc gió trái
Biểu đồ lực dọc gió phải
Tổ hợp nội lực
Tổ hợp cơ bản 1 : là tổ hợp của tĩnh tải + 1 tải trọng (hoạt tải) nguy hiểm nhất
Ta có 2 trường hợp hoạt tải 1 & 2 nhưng thực chất cả hai đều cùng 1 loại tải trọng tạm thời do đó tổ hợp: TT + HT1 + HT2 cũng thuộc loại THCB1
→Max = TT + max (HT1, HT2, GT, GP, HT1 + HT2)
Min = TT + min (HT1, HT2, GT, GP, HT1 + HT2).
Tổ hợp cơ bản 2 : là tổ hợp của tĩnh tải + từ 2 loại tải trọng tạm thời trở lên Tải trọng tạm thời với hệ số tổ hợp = 0,9.
Max = TT + 0,9 (HT1, HT2, GT, GP) + ơ tổng của những số dương.
Min = TT + 0,9 (HT1, HT2, GT, GP) - ơ tổng của những số õm.
Tổ hợp cơ bản dùng để tính toán tiết diện là giá trị lớn nhất của cả 2 giá trị
Trong dầm: tổ hợp momen M max , M min tại 3 tiết diện : 2 đầu và giữa nhịp
Tổ hợp lực cắt Q max , Q min tại 4 tiết diện : 2 đầu dầm, l/4, 3l/4.
Trong thiết kế cột, cần tổ hợp nội lực tại hai tiết diện: đầu và chân cột cho mỗi tầng Mỗi tiết diện yêu cầu xác định ba cặp nội lực: Mmax-Ntư, Mmin-Ntư và Nmax-Mtư Việc tính toán cốt thép dọc trong cột dựa trên các cặp nội lực N-M, do đó tổ hợp nội lực cũng phải được thực hiện theo cặp tương ứng.
Bảng 5.17 Bảng tổ hợp mô men dầm khung
TT HT1 HT2 GT GP M min M max M ttoán
BẢNG TỔ HỢP MOMENT DẦM KHUNG
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m)
Bảng 5.18 tổ hợp lực cắt dầm khung
TT HT1 HT2 GT GP Q min Q max |Q| max
BẢNG TỔ HỢP LỰC CẮT DẦM KHUNG
Trường hợp tải trọng (đơn vị KN)
Bảng 5.19 Bảng tổ hợp nội lực cột
TT HT1 HT2 GT GP
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC CỘT
Trường hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản tính toán
TT HT1 HT2 GT GP
Trường hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản tính toán
TT HT1 HT2 GT GP
Tổ hợp cơ bản tính toán
Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
TT HT1 HT2 GT GP
Trường hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản 1 Đ
Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản tính toán
Cốt thép dầm khung
Tương tự như tính thép dầm D1, D2
Từ các giá trị mômen lớn nhất ở gối và nhịp tìm được, ta đi tính thép như sau :
Với cấp độ bền bêtông B20 (tương đương M250) cốt thép CII tra bảng: aR= 0,429, ξR = 0,623
-Với tiết diện có cánh nằm trong vùng kéo
-Tính theo tiết diện chữ nhật (b×h):
Nếu αm> αR Tăng kích thước tiết diện (tăng chiều cao h)
Nếu αm< αR Tra bảng hoặc tính = 0,5.(1+ 1 2− m )
= A phải đảm bảo minvới min = 0.1%
Với tiết diện có cánh nằm trong vùng nén tính toán theo tiết diện chữ T:
+ Xác định vị trí trục trung hoà: Mf = Rb.b ’ f.h ’ f.(ho – 0,5.h ’ f)
Trường hợp M Mf: Trục trung hoà qua cánh
Trường hợp M >Mf: Trục trung hoà qua sườn Trường hợp trục trung hoà qua cánh:
→Tính theo tiết diện chữ nhật b ' f h
Bề rộng vùng cánh b ' f = 2Sc+bc
Với Sc là độ vương của cánh lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
S l khoảng cách thông thủy giữa các dầm dọc
Trường hợp trục trung hoà qua sườn :
→ Tính theo tiết diện chữ T
Nếu αm> αR Tăng kích thước tiết diện (tăng chiều cao h)
Nếu αm αR Tra bảng hoăc tính =1− 1 2− m
Cốt thép dọc trong dầm được tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết trên và được lập thành bảng tính sau:
Bảng 5.20 Bảng tính cốt thép dầm khung
(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (% ) (cm 2 ) (% )
BẢNG TÍNH THÉP DỌC DẦM KHUNG
Cấp bền BT: Cốt thép: CII, A-II
5.7.2 Tính cốt đai dầm khung :
Nội lực tính toán: |Q| max
Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo : Đoạn gần gối tựa :
Chiều cao dầm:h ≤ 450 thỡ sct = min(h/2, 150) Ở đõy ta chọn đai ỉ6-s150 h > 450 thỡ s ct = min(h/3, 500) Ở đõy ta chọn đai ỉ6-s150 Đoạn giữa nhịp: s ct = min(3/4h, 500) Ta chọn đai ỉ6-s200
+ Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm: Điều kiện : Qmax 0,3.φw1.φb1.Rb.b.h0
= E φsw1=1-5.α.w φb1=1-.Rb=1-0,01.Rb :hệ số xét đến khả năng phân phối nội lực
• Rb :Cường độ chịu nén của bê tông
• Rbt: Cường độ chịu kéo của bê tông
• Eb : Mô đun đàn hồi của bê tông
• Rsw : Cường độ chịu cắt của cốt thép
• Es : Mô đun đàn hồi của cốt thép
• =0,01 đối với bê tông nặng
• Asw : diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai đặt trong 1 mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng
• s : khoảng cách giữa các cốt đai
• b :bề rộng của tiết diện dầm
Nếu không thỏa mãn thì tăng kích thước tiết diện hoặc tăng cấp bền của bê tông
Nếu thỏa mãn điều kiện trên thì kiểm tra tiếp các điều kiện khác
+ Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai :
Nếu Qmax Qbmin =φb3.(1+φf+φn) Rbt.b.h0=0,6.(1+φf+φn).Rbt.b.h0 thì không cần tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo như trên
Trong đó : φb3=0,6 đối với bê tông nặng
+ Kiểm tra cường độ của tiết diện nghiêng theo lực cắt : Điều kiện : Qmax Qu = b 2 (1 f n ).R b t b h 0 2 s w q c v
Cần kiểm tra điều kiện với nhiều tiết diện nghiêng khác nhau, không vượt quá khoảng cách từ gối tựa đến vị trí M max Trong quá trình thiết kế, giá trị qsw (lực cắt cốt đai trên 1 đơn vị chiều dài) được tính lại để xác định khoảng cách cốt đai cần thiết, từ đó kiểm tra xem khoảng cách s đã chọn có thỏa mãn yêu cầu hay không.
Tính các giá trị :Mb =min(φb2(1+φf+φn).Rbt.b.h 2 0 ; 1,5.φb2.Rbt.b h 2 0)
1 2 q = + g v (g: tĩnh tải phân bố đều lên dầm ; v:hoạt tải phân bố đều lên dầm)
Tính qsw tùy trường hợp :
Sau khi tính được q sw từ 1 trong 3 trường hợp trên, để tránh xảy ra phá hoại dòn,nếu in w m 3.
= thì tính lại w max 1 max 1 ) 2 max 2
Xác định lại khoảng cách cốt đai : w w w s s tt s
Kiểm tra sđã chọn với stt nếu s stt thì thõa mãn, nếu không chọn lại s và kiểm tra.
Kiểm tra điều kiện không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng giữa hai thanh cốt đai là cần thiết, đảm bảo rằng khe nứt nghiêng không cắt qua cốt đai Điều kiện này được xác định bởi công thức s ≤ smax, với smax là giá trị tối đa cho phép để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.
Tại vị trí dọc kê lên dầm khung cần phải tính có cốt treo để gia cố
Diện tích cốt đai cần thiết là
Dựng đai ứ6 hai nhỏnh thỡ số lượng đai cần thiết là : 1,95 3, 45
Bảng 5.21 Bảng tính cốt đai
(m) (kN) (kN) g p q 1 b h a h o h f (kN) (kN) (kN) (N/mm) (mm) (mm) (mm) (m)
Gối 30.79 0 0.00 24.38 C.tạo 150 170.41 T.món C.tạo C.tạo 593 150 T.món ỉ 6/ 150
Gối 14.17 0 0.00 12.27 C.tạo 150 170.41 T.món C.tạo C.tạo 1,288 150 T.món ỉ 6/ 150
Gối 26.14 0 0.00 18.04 C.tạo 150 170.41 T.món C.tạo C.tạo 698 150 T.món ỉ 6/ 150
Gối 14.17 0 0.00 12.27 C.tạo 150 170.41 T.món C.tạo C.tạo 1,288 150 T.món ỉ 6/ 150
Q Đ.kiện t.toán Đai dự kiến
BẢNG TÍNH CỐT THÉP ĐAI
Cấp bền BT : Cốt thộp ỉ ≤
Số liệu khảo sát địa chất công trình
Theo báo cáo của Công ty TNHH tư vấn thiết kế xây dựng Sông Dinh, đơn vị khảo sát địa chất đã thực hiện khảo sát và cung cấp kết quả về địa tầng các lớp đất tại công trình.
+ Lớp cát hạt vừa dày: 7(m) b Với lỗ khoang sâu: 15.0(m) c Mực nước ngầm ở độ sâu 4(m) so với mặt đất tự nhiên d Các chỉ tiêu cơ lý của đất :
Bảng 6.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất
Bảng 6.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất:
Tỷ trọng Dung trọng () Độ ẩm tự nhiên (w%)
Trong đó: γn: Trọng lượng riêng của nước, lấy bằng: 10 kN/m 3
Bảng 6.2 Kết quả thí nghiệm lún:
Số thứ tự Tên lớp đất
Hệ số rỗng cho các cấp áp lực p i (kG/cm 2 ) p 1 =
1kG/cm 2 p 2 =2 kG/cm 2 p 3 =3 kG/cm 2 p 4 =4 kG/cm 2 e 0 e 1 e 2 e 3 e 4
Bảng 6.3 Bảng xác định đường cong nén lún
Đánh giá điều kiện địa chất công trình
a Lớp Á cát : Thuộc loại đất dính
Theo Bảng I-7 Đánh giá trạng thái của đất dính (QPXD 45-78)/trang 35 giáo trình Cơ Học đất hay TCVN 9362/2012: bảng 7 Phân loại đất sét theo chỉ số sệt
Ta có: 0,25 ≤ B = 0,5 ≤ 1 → Đất Á cát ở trạng thái dẻo cứng
= = G = 0,921 > 0.8 nên thuộc đất bão hòa nước
+ Tính hệ số nén lún ai-i+1 theo công thức:
Bảng 6.4 Kết quả tính toán hệ số nén lún của lớp Á sét
Pi (daN/cm 2 ) 0 1 2 3 4 ei 0,708 0,675 0,651 0,638 0,63 ai-i+1 0,033 0,024 0,013 0,008 b Lớp Á sét: Thuộc loại đất dính c + Độ sệt 20 16 0,333
Theo Bảng I-7 Đánh giá trạng thái của đất dính (QPXD 45-78)/trang 35 giáo trình Cơ
Học đất hay TCVN 9362/2012: bảng 7 Phân loại đất sét theo chỉ số sệt
Ta có: 0,25 ≤ B=0,333≤0,5 → Đất á sét ở trạng thái dẻo cứng
= = G = 1,137 > 0.8 nên thuộc đất bão hòa nước
+ Tính hệ số nén lún ai-i+1 theo công thức:
Bảng 6.4 Kết quả tính toán hệ số nén lún của lớp sét
Pi (daN/cm 2 ) 0 1 2 3 4 ei 0,65 0,614 0,589 0,571 0,56 ai-i+1 0,036 0,025 0,018 0,011 c Lớp cát hạt vừa:
Theo Bảng I-4 Tiêu chuẩn và độ chặt của đất cát (QPXD 45-78)/trang 33 giáo trình Cơ
Loại cát Độ chặt của cát
Chặt Chặt vừa Xốp (Rời)
Cát sỏi thô và thô vừa
Ta có: 0,6≤ e0 =0,687 ≤ 0,75 Cát mịn ở trạng thái chặt vừa Độ bão hòa nước:
G = 0,922 > 0.8 nên thuộc đất bão hòa nước
+ Tính hệ số nén lún ai-i+1 theo công thức:
Bảng 6.6 Kết quả tính toán hệ số nén lún của lớp các hạt vừa
Pi (daN/cm 2 ) 0 1 2 3 4 ei 0.687 0.650 0.625 0.612 0.605 ai-i+1 0,037 0,025 0,013 0,007
Dựa trên các chỉ tiêu cơ lý của đất nền và kết quả thí nghiệm nén lún, điều kiện địa chất được đánh giá là tương đối tốt Mực nước ngầm được ghi nhận ở độ sâu -4m so với mặt đất tự nhiên, cho thấy đủ điều kiện thuận lợi để tiến hành đặt móng.
Với công trình xây dựng không phải cao tầng, có tải trọng truyền vào nền đất thấp và địa chất vị trí xây dựng ổn định, phương án móng nông là lựa chọn hợp lý.
GỐ I ĐỠ ẹK(200x350) ẹK(200x350) ẹK(200x350) ẹK(200x350) ẹK(200x350) ẹK(200x350)
Hình 6.1 Mặt bằng bố trí móng
TT HT1 HT2 GT GP
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC TÍNH TOÁN MÓNG
Trường hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản tính toán
Bảng 6.6 Chọn cặp nội lực nguy hiểm truyền xuống móng:
Móng M tt (kN.m) N tt (kN) Q tt (kN) Ghi chú
-15,01 -771,18 -7,919 Tính toán -118,47 -651,88 -45,489 Kiểm tra M3 trục B -39,59 -307,36 -12,77
Tính toán móng M1 trục D
6.3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên móng:
+ Trọng lượng bản thân cột trên móng M1 (200x400):
Gc = gbt + gtr = nbt.bt.bc.hc.lc + ntr.tr.tr.2.(bc + hc).lc
Trong đó: lc =5,6m là chiều cao cột tính từ mặt trên đế móng đến mặt trên sàn tầng 1
+ Trọng lượng các dầm móng truyền vào móng M, gồm 2 dầm móng, chọn dầm móng có tiết diện (200x350), sơ đồ như hình trên mặt bằng móng:
Gdm = nbt.bt.bd.hh.ldm
Trong đó: ldm (m): là tổng chiều dài dầm móng truyền tải trọng vào móng M1 ldm = 0,5.(4,2 + 4,2) = 4,2 (m)
+ Trọng lượng tường, cửa trên dầm móng trục C truyền xuống móng: gồm tường dày
200, trát tường 2 bên dày 15 và cửa sổ S1: KT (2400x1800)
+ Trọng lượng tường và cửa:
- Tường trục D từ 11-12 và từ 12-13:
Vậy tổng lực dọc truyền xuống móng M1 là:
∑N tt = N tt max + Gc+ Gdm + Gtc(8-10)
Khi tính toán khung, nội lực thu được dựa trên tải trọng tính toán, do đó gọi là nội lực tính toán Để xác định nội lực tiêu chuẩn, cần sử dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính lại nội lực khung Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta có thể xác định nội lực tiêu chuẩn bằng cách lấy nội lực tính toán chia cho n.
Với n: là hệ số độ tin cậy (lấy n = 1,15)
Bảng 6.7 tính tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống móng M1
Móng Loại tải trọng M tc
Q tc (kN) M1 trục D Tiêu chuẩn 98,5 667,26 32,2
6.3.2 Chọn chiều sâu chôn móng:
Việc chọn độ sâu chôn móng dựa vào:
+) Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn
+) Trị số và đặc tính của tải trọng
+) Các đặc điểm cấu tạo của công trình
+) Các điều kiện và khả năng thi công móng
+) Tình hình và đặc điểm móng của công trình lân cận
+) Ảnh hưởng của khí hậu
Dựa trên các yếu tố đã nêu, chiều sâu chôn móng sơ bộ được xác định là 1,5m tại TP.HCM, sau khi tôn nền 0,6m, tổng chiều sâu là 2,1m Móng sẽ nằm trong lớp đất Á Cát, đủ khả năng chịu lực và đảm bảo khoảng cách đến mực nước ngầm không nhỏ hơn 0,5m Thông số kỹ thuật của lớp đất này là tc = 21°, C tc = 0,2 (kg/cm²) ±0.000 a axb hm.
Ntc phần trọng lượng này+N gây áp lực lên đất bên dưới móng tc ±0.000 ĐẤT TN a axb h hcm hm
Hình 6.2 Sơ bộ chọn chiều sâu chon móng 6.3.3 Sơ bộ xác định kích thước đế móng:
(Dùng tải trọng tiêu chuẩn)
- Giả thiết chiều rộng đế móng là b = 1,8 (m)
- Xác định cường độ đất nền Rtc theo (TCVN 9362-2012)
Rtc K tc m m 1 2 (Ab + Bhcm' + DC tc )
Hệ số điều kiện làm việc của nền (m1) và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác dụng với nền (m2) được quy định trong bảng 15 của TCVN 9362-2012.
Ktc: là hệ số tin cậy lấy theo các chỉ tiêu quy phạm K tc =1, 0 hm: Chiều sâu chôn móng (tính từ mặt đất thiên đến cốt đáy móng)
= γ’= 19,7 (kN/m 3 ): dung trọng trung bình của đất dưới đáy móng
A, B, D: các hệ số phụ thuộc góc nội ma sát tiêu chuẩn, với tc = 21 o tra bảng 15
(TCVN 9362-2012) và nội suy góc tc = 21 0 , ta có: A = 0,56; B = 3,25; D = 5,85
C tc = 20 (kN/m 3 ): lực dính đơn vị tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng
Thay vào công thức trên có:
- Diện tích đáy móng theo yêu cầu: m tb tc tc h R
N tc : Tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống móng
tb : là dung trọng trung bình tb = 20 22(kN/ m 3 ), chọn tb = 20(kN/ m 3 ) hm: chiều sâu móng, (tính từ cốt nền 0.000 đến cốt đáy móng)
− = 2,28 (m 2 ) Diện tích đáy móng F≥ 2,58 m 2 kiểm tra chịu tải trọng lệch tâm ta e a 0, e b = 0), tức là cạnh dài của móng tính như sau: Ta có F=a.b (chọn a/b=α => a=α.b)
Như vậy sơ bộ kích thước đáy móng M1; F=axb = (2,1x1,8)m
Hình 6.3 Kích thước đáy móng M1
6.3.4 Kiểm tra cường độ nền đất dưới đáy móng:
Giả thiết chiều cao đế móng h = 0,6m
Xác định ứng suất dưới đáy móng: max,min
N d (kN): tổng tải trọng thẳng đứng tính đến cao trình đáy móng
N = N + F = 667,26 + 20.3,78.2,1 = 826,02 (kN) độ lệch tâm: ea#0, eb=0
Kiểm tra điều kiện : tc
tb = 218,58 (kN/m 2 ) < Rtc = 279,47 (kN/m 2 ) tc
max= 229,03 (kN/m 2 ) thoả mãn
Vậy chiều cao đế móng đã chọn hđm = 0,6 (m) thỏa mãn điều kiện chọc thủng
6.3.5 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng M1:
Sơ đồ tính như hình 6.7
* Tính mômen uốn lớn nhất:
- Mômen tại mặt ngàm II-II (phương cạnh ngắn):
* Tính và bố trí cốt thép :
Với : + ho: Chiều cao làm việc của móng, ho = 55 (cm),
+ ma = 0,85: Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép trong móng
Khoảng cách giữa các thanh thép: a = 210 2.2, 5 14, 6( )
Khoảng cách giữa các thanh thép: a = 180 2.2, 5 19, 4( )
Tính toán móng M2 trục C
6.4.1 Chọn chiều sâu chôn móng: (h=1,5÷2,0m)
Chọn chiều sâu chôn móng: Tương tự như móng M1
6.4.2 Xác định tải trọng tác dụng lên móng:
+ Trọng lượng bản thân cột trên móng M2 (200x400):
Gc = gbt + gtr = nbt.bt.bc.hc.lc + ntr.tr.tr.2.(bc + hc).lc
Trong đó: lc = 5,6m là chiều cao cột tính từ mặt trên đế móng đến mặt trên sàn tầng 1
+ Trọng lượng các dầm móng truyền vào móng M, gồm 3 dầm móng, chọn dầm móng có tiết diện (200x350), sơ đồ như hình trên mặt bằng móng:
Gdm = nbt.bt.bd.hh.ldm
Trong đó: ldm (m): là tổng chiều dài dầm móng truyền tải trọng vào móng M1 ldm = 0,5(4,2 + 4,2 +2,5) = 5,45 (m)
+ Trọng lượng tường, cửa trên dầm móng trục C truyền xuống móng: gồm tường dày
200, trát tường 2 bên dày 15 ,cửa đi và cửa sổ ĐS1: KT (2700x2400)
+ Trọng lượng tường và cửa : (trục C từ 11-13) gt20 = 3,924 kN/m 2
Vậy tổng lực dọc truyền xuống móng M2 là:
N tt = N tt max + Gc+ Gdm + Gtc(11-13)
Khi tính toán khung, nội lực thu được là nội lực tính toán dựa trên tải trọng tính toán Để xác định nội lực tiêu chuẩn, cần sử dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính lại nội lực khung Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta có thể lấy công thức: nội lực tiêu chuẩn = nội lực tính toán/n.
Với n: là hệ số độ tin cậy (lấy n = 1,15)
Bảng 6.9 Tính tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống móng M2
Móng Loại tải trọng M tc
M2 trục C Tiêu chuẩn 13,052 716,035 6,89 Tính toán
6.4.3 Sơ bộ xác định kích thước đế móng: (Dùng tải trọng tiêu chuẩn)
- Giả thiết chiều rộng đế móng là b = 1,9 (m)
- Xác định cường độ đất nền Rtc theo (TCVN 9362-2012)
Rtc K tc m m 1 2 (Ab + Bhcm' + DC tc )
Hệ số điều kiện làm việc của nền (m1) và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác dụng với nền (m2) được quy định trong bảng 15 của TCVN 9362-2012 Đối với đất Á Cát, độ sệt B cần được xem xét khi đánh giá các yếu tố liên quan đến nền đất.
Ktc: là hệ số tin cậy lấy theo các chỉ tiêu quy phạm K tc =1, 0 hm: Chiều sâu chôn móng (tính từ mặt đất thiên đến cốt đáy móng)
= γ’= 19,7 (kN/m 3 ): dung trọng trung bình của đất dưới đáy móng
A, B, D: các hệ số phụ thuộc góc nội ma sát tiêu chuẩn, với tc = 21 o tra bảng 15 (TCVN 9362-2012) và nội suy góc , ta có: A = 0,56; B = 3,25; D = 5,85
C tc = 20 (kN/m 3 ): lực dính đơn vị tiêu chuẩn của đất dưới đáy móng
Thay vào công thức trên có:
- Diện tích đáy móng theo yêu cầu: m tb tc tc h R
N tc : Tải trọng tiêu chuẩn truyền xuống móng
tb : là dung trọng trung bình tb = 20 22(kN/ m 3 ), chọn tb = 20(kN/ m 3 ) hm: chiều sâu của lớp đất trên móng, (tính từ cốt nền 0.000 đến cốt đáy móng)
− = 3(m 2 ) Diện tích đáy móng F≥ 3 m 2 kiểm tra chịu tải trọng lệch tâm ta e a 0, e b = 0), tức là cạnh dài của móng tính như sau: Ta có F=a.b (chọn a/b=α => a=α.b)
Fch = a.b =2,2.1,9 = 4,18 (m 2 )> F = 3 (m 2 ) như vậy sơ bộ kích thước đáy móng M2; F=axb = (2,2x1,9)m
Hình 6.8 Kích thước đáy móng M2 6.4.4 Kiểm tra cường độ nền đất dưới đáy móng:
Giả thiết chiều cao đế móng h = 0,6m
Xác định ứng suất dưới đáy móng: max,min
N d (kN): tổng tải trọng thẳng đứng tính đến cao trình đáy móng
N = N + F = 716,035 + 20.4,18.2,1 = 891,6 (kN) độ lệch tâm: ea#0, eb=0
Kiểm tra điều kiện : tc
tb = 213,3 (kN/m 2 ) < Rtc = 232,14 (kN/m 2 ) tc
max= 227,26 (kN/m 2 ) thoả mãn
Vậy chiều cao đế móng đã chọn hđm = 0,6 (m) thỏa mãn điều kiện chọc thủng.
6.4.7 Tính toán và bố trí cốt thép cho móng M2:
Sơ đồ tính: Tương tự như móng M1.
* Tính mômen uốn lớn nhất:
- Mômen tại mặt ngàm I-I (phương cạnh dài):
- Mômen tại mặt ngàm II-II (phương cạnh ngắn):
* Tính và bố trí cốt thép :
Với : + ho: Chiều cao làm việc của móng, ho = 55 (cm),
+ ma = 0,85 : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép trong móng
Khoảng cách giữa các thanh thép: a = 190 2.2, 5 16,81( )
Khoảng cách giữa các thanh thép: a = 220 2.2, 5 21, 5( )