ĐỒ án kỹ sư đại học HÀNG học

KẾT CẤU (45%)

LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ThS.NGUYỄN DANH HOÀNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN MẠNH TUẤN

- LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG 3, 4, 5 ,6,7

- TÍNH CẦU THANG GIỮA TRỤC 6-7

- TÍNH THÉP DẦM DỌC TRỤC C TẦNG 3

1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU

Công trình "TÒA NHÀ ĐẠI HỌC HÀNG HẢI" được xây dựng tại xã Quang Minh-

Mê Linh, Vĩnh Phúc là một công trình được thiết kế để phục vụ cho các hoạt động làm việc và đào tạo về kỹ thuật Hệ kết cấu của công trình cần đảm bảo độ vững chắc, bền bỉ và ổn định theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành Bên cạnh đó, hệ kết cấu cũng phải đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ kiến trúc cũng như các giải pháp kỹ thuật cho các hệ thống điện, nước, điều hòa, thông gió, viễn thông và thông tin.

Tòa nhà Đại học Hàng Hải - Hải Phòng có cấu trúc gồm 7 tầng nổi với tổng chiều cao 27,6m Tầng 1 cao 4,2m, trong khi các tầng điển hình có chiều cao 3,9m.

Hệ kết cấu thân sử dụng khung bê tông cốt thép toàn khối là giải pháp kinh tế và hợp lý cho các công trình có độ cao và khoảng cách cột trung bình, phù hợp với điều kiện thi công tại Việt Nam.

Các tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng trong thiết kế:

- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574-2018: Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 9386-2012: Thiết kế Công trình chịu động đất

Vật liệu bê tông cấp bên B25 có:

- Cường độ tính toán về nén: Rb = 14,5 MPa;

- Cường độ tính toán về kéo: Rbt = 1,05 MPa

Cốt thép trong bê tông:

- Khi d < 10 dùng thép CB240-T có: R s = R s’ = 210 (MPa)

- Khi d10 dùng cốt thép nhóm CB300-V có: R s = R sa = 260 (MPa)

Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: b h D.l

Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy: m = 42

Với tải trọng nhỏ lấy: D = 1,1

2.2 Chọn kích thước tiết diện dầm

- Kích thước dầm chính nhà sơ bộ chọn theo công thức:

- Kích thước dầm phụ sơ bộ chọn theo công thức:

Chọn chiều cao dầm là: hd = 30cm

Chọn chiều rộng dầm là: bd = 22 cm b h 22 30(cm)

2.3 Chọn kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện ngang của cột sơ bộ chọn theo:

Rn - Cường độ chịu nén của bêtông, Rn= 11,5 MPa;

N - Tải trọng tác dụng lên cột, sơ bộ với nhà có sàn 10cm ta lấy cả tĩnh tải và hoạt tải là: q =7 kN/m 2 ,N = n.N1; n - Số tầng của công trình, n =7;

N1 - tải trọng tác dụng lên cột ở tầng một N1=Fq;

Cột giữa có: N1=5,656,87&8,94 (kN)  N=7268,9482,58 (kN)

+ Diện tích tiết diện ngang cột:

Ta chọn tiết diện cột giữa trục C :

Cột biên có :N1=5,655,377,75 (kN)  N=7209,61567,305 (kN)

Ta chọn tiết diện cột biên và góc

TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG

Tải trọng bản thân của kết cấu chính, bao gồm cột, dầm và sàn, được xác định thông qua phần mềm phân tích kết cấu ETABS Hệ số vượt tải được áp dụng là 1,1 cho kết cấu bê tông cốt thép và 1,05 cho kết cấu thép.

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng các vật liệu tạo nên công trình

STT Vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 3 ) Hệ số vượt tải

4 Khối xây gạch không nung 21 1,1

Bảng 1 Tính tải sàn lớp học Lớp cấu tạo

Tổng cộng 3,628 Bảng 2 Tính tải sàn hành lang

Bảng 3 Tính tĩnh tải sàn vệ sinh

1.1.1.1 Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

1 Gạch lát trống trơn Ceramic 400x 400,  = 0,8 cm

2 Lớp vữa lót,  = 1,5cm  = 18 kN/m 3

3 Lớp bê tông sỏi nhỏ,  = 4 cm  = 22 kN/m 3

4 Sàn bê tông cốt thép,  = 10 cm  = 25 kN/m 3

5 Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 18 kN/m 3

Bảng 4: Tĩnh tải tường xây 220

TT CẤU TẠO CÁC LỚP q tc

Xây tường theo dầm chính dày 220 mm: 0,22x18 = 3,96 kN/m 2 3,96 1,1 4,356

Hai lớp trát tường dày 30 mm:

Bảng 6 Hoạt tải sàn Loại hoạt tải P TC (kN/m 2 ) n P TT (kN/m 2 )

Tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động Đối với công trình dân dụng có chiều cao

< 40 m thì chỉ cần tính với thành phần gió tĩnh

Tải trọng gió phân bố trên 1 m 2 bề mặt thẳng đứng của công công trình được tính như sau:

Trong đó: n - hệ số độ tin cậy, n = 1,2;

W0 - giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0,95 kN/ m 2 )- Vùng IIB k - hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình

C - hệ số khí động: phía đón gió C = + 0,8; phía hút gió C = - 0,6

Tải trọng gió phân bố đều vào cốt sàn: q = W a = nW0kCh

Trong đó: h - chiều cao chịu áp lực gió

Bảng 5 Tính tải trọng gió phân bố đều q1 đ 0,95 1,2 4,2 0,86 0,8 5,75 q2 đ 0,95 1,2 3,9 0,96 0,8 5,57 q3 đ 0,95 1,2 3,9 1,03 0,8 5,97 q4 đ 0,95 1,2 3,9 1,09 0,8 6,325 q5 đ 0,95 1,2 3,9 1,13 0,8 6,55 q6 đ 0,95 1,2 3,9 1.17 0,8 6,78 q7 đ 0,95 1,2 3,9 1,2 0,8 7,79 q1 h 0,95 1,2 4,2 0,86 0,6 4,03 q2 h 0,95 1,2 3,9 0,96 0,6 4,17 q3 h 0,95 1,2 3,9 1,03 0,6 4,49 q4 h 0,95 1,2 3,9 1,09 0,6 4,75 q5 h 0,95 1,2 3,9 1,13 0,6 4,91 q6 h 0,95 1,2 3,9 1,17 0,6 5,09 q7 h 0,95 1,2 3,9 1,2 0,6 5,22

THIẾT KẾ SÀN Error! Bookmark not defined 1 Tính toán thép cho sàn S

Hình 1 Mặt bằng ô sàn tầng điển hình

Các loại ô sàn được phân loại dựa theo tỷ số: Z

Bảng 6 Phân loại ô sàn Ô sàn l1 ( m ) l2 ( m ) l2/ l1 Loại bản

4.1.Tính thép sàn cho S4 có kích thước 3,6x6,3m

Giá trị tĩnh tải và hoạt tải trên sàn được lấy từ mục 3, gồm có: g = 3,628 kN/ m 2 ; p 3,60 kN/m 2 q = g + p = 3,628 + 3,60 = 7,228 kN/m 2

4.1.2 Xác định mô men trong bản

Mô men trong bản được tính theo các công thức sau:

M1: Mô men lớn nhất giữa nhịp cạnh ngắn;

M2: Mô men lớn nhất giữa nhịp cạnh dài;

MI: Mô men lớn nhất gối cạnh ngắn;

MII: Mô men lớn nhất gối cạnh dài; m1, m2, k1, k2: tra theo loại sơ đồ trong “sổ tay thực hành Kết cấu công trình ”;

Tỷ số l2/ l1 = 1,75 cho kết quả nội suy bao gồm: m1 = 0,0313; m2 = 0,0097; k1 = 0,0645; k2 = 0,0211 Kết quả mô men trong sàn thu được như sau:

4.1.3 Tính toán cốt thép trong sàn

Xét dải bản rộng 100 cm, hb = 10 cm với chiều dày lớp bảo vệ a = 1,5; chiều cao làm việc của bản sàn h0 = hb - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

- Tính theo phương cạnh ngắn: Ở giữa nhịp: M1 = 5,853 kNm

Diện tích cốt thép yêu cầu:

Dùng thép 8 a = 150 mm, As = 3,35 cm 2

- Tính theo phương cạnh dài: Ở giữa nhịp: M2 = 1,839 kNm

4.2.Tính thép sàn cho S7 có kích thước 2,1x5.95m

Giá trị tĩnh tải và hoạt tải trên sàn được lấy từ mục 3, gồm có: g = 3,629 kN/ m 2 ; p 3,60 kN/m 2 q = g + p =3,628 + 3,60 = 7,228 kN/m 2

Mô men âm ở hai đầu ngàm:

Mô men dương ở giữa nhịp:

Tính cho dải bản rộng 100 cm, hb = 10 cm

Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện, h0 = hb - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

- Thép chịu mômen âm: tại tiết diện gối có MI = 3,47(kNm)

Tính toán tương tự với mômen giữa nhịp cũng chọn là 8 a = 200 mm

Các ô khác được tính tương tự và được lập thành bảng kèm theo

Chi tiết bố trí cốt thép được thể hiện trên bản vẽ Ô sà n

As TT ỉ a BT As CH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU THANG

5 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

5.1 Giải pháp kết cấu cầu thang

5.1.1 Mặt bằng kết cấu cầu thang

*Lựa chọn giải pháp kết cấu của cầu thang:

- Cầu thang có cốn thang:

Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống đỡ bản thang và lan can tay vịn là giảm chiều dày của bản thang, từ đó cải thiện kết cấu chịu lực Hệ thống này có độ cứng lớn hơn, giúp giảm thiểu độ võng, mang lại sự ổn định và an toàn cho công trình.

+ Nhược điểm: thi công phức tạp

- Cầu thang không có cốn thang:

+ Ưu điểm: Dễ thi công, cấu tạo đơn giản

+ Nhược điểm: Độ cứng kém hơn nên độ võng lớn hơn, chiều dày bản thang lớn

Căn cứ vào kiến trúc em chọn giải pháp thiết kế cầu thang không cốn thang

+ Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa, E= 27x103 Mpa

+ Cốt thép: d < 10, nhóm CI có Rs = 225 MPa, Rsw = 225 MPa, E= 21x104 Mpa

D  10, nhóm CII có Rs = 280 MPa, Rsc = 280 MPa, E= 21x104 Mpa

5.1.2 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện các bộ phận

Bản thang chọn dày hb = 80 mm

Bản chiếu nghỉ chọn dày hb = 80mm

Dầm chiếu nghỉ: DCN1: b  h = 250  350 (mm)

Dầm chiếu tới: DCT: b  h = 220  300 (mm)

Bậc thang cao hb = 15cm; bề rộng bậc = 35 (cm)

5.1.3 Tính toán các bộ phận của thang a Tính bản thang (BT) và bản chiếu nghỉ (BCN):

Cắt một dải bản thang và bản chiếu nghỉ theo phương cạnh dài có bề rộng là b = 1m để tính toán

Dải bản chịu tải trọng phân bố đều trên toàn dầm có 2 nhịp và được tính theo sơ đồ như hình vẽ

+ Chiều dài tính toán của bản thang: l2 = l b cosα = 4,2 cos(23,2) = 4,56m + Chiều rộng tính toán của bản thang: l1 = 1,79 m

Kích thước bản chiếu nghỉ:

+ Chiều dài tính toán của bản chiếu nghỉ: l1 = 1,9m

+ Chiều rộng tính toán của bản chiếu nghỉ: l2 = 4,2m

Tải trọng tác dụng lên bản thang:

Các lớp tạo thành Hệ số vượt tải gb (KN/m2)

- Hoạt tải: pb = pbc n = 3 1,2 = 3,6 (kN/m2)

 Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản thang là: q = gb + pb = 5,753 + 3,6 = 9,353 (KN/m)

Vậy tải trọng vuông góc với bản thang gây uốn là: qtt= qb.cos = 9,353.0,92 = 8,6 (KN/m)

Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

STT Cấu tạo các lớp qtc (kN/m2) n qtt (kN/m2)

- Lát đá Granite dày 20mm

- Lớp bê tông dày 10cm

Tổng cộng 6,35 7,375  Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản chiếu nghỉ là: q = gb + pb = 3,775 + 3,6= 7,375 (KN/m)

Sơ đồ tính: dải bản như dầm đơn giản hai đầu tựa khớp lên hai dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới nên

Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

8 = 3,44 kNm Lực cắt lớn nhất là lực cắt ở gối tựa:

Chiều cao làm việc của tiết diện là: h0= hb – a = 80 - 15 = 65mm α m = M

280 = 2,421 cm2 Kiểm tra hàm lượng thép: μ min = 0,05% ≤ μ = A s b.h = 242,1

Chọn thép ∅8a200 có As chọn = 2,51 cm2

Cốt thép theo phương cạnh ngắn chọn ∅8a200, có ASC = 2,51mm2

Trong việc bố trí cốt thép mũ ở gối, cần lưu ý rằng bản sàn cầu thang hoạt động theo sơ đồ đàn hồi, dẫn đến sự xuất hiện mô men âm tại gối Do đó, cốt mũ được đặt theo cấu tạo tại vị trí liên kết giữa bản thang và các dầm thang Cụ thể, chúng ta chọn cốt thép có đường kính ∅6 với khoảng cách 200mm, có diện tích cắt ngang (ASC) là 141mm2.

Và cốt phân bố phía dưới cốt mũ để cố định cho cốt mũ chọn∅6a200

* Kiểm tra việc chọn thép:

Bản thang dày 80 cm, chọn chiều dày lớp bảo vệ Co = 10mm tt

= + = + Chiều cao làm việc thực tế của tiết diện: tt tt gt o o h = − h a = 80 15 − = 85(mm) = h = 65(mm) (nên không cần tính toán lại)

→Thỏa mãn yêu cầu chịu lực

Tính toán BCN theo sơ đồ đàn hồi

Cắt 1 dải bản rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính toán, coi BCN liên kết khớp với DCN1 và DCN2

Xác định nội lực: l1/l2 = 2,58 > 2, bản làm vệc một phương theo phương cạnh ngắn

Cắt một dải bản theo phương cạng ngắn chó bề rộng b = 1m

Coi dải bản có sơ đồ tính như một dầm đơn giản có liên kết hai đầu khớp

Chiều cao làm việc của tiết diện là: h0 = hb – a = 80 - 15 = 65mm α m = M

280 = 185 mm2 Kiểm tra hàm lượng thép: μ min = 0,05% ≤ μ = A s b.h 0= 185

Chọn thép ∅6a150mm có ASC = 189 mm2

Tính dầm chiếu nghỉ: DCN1 (kê lên tường)

Xác định kích thước tiết diện và tải trọng tác dụng lên dầm

Chọn kích thước dầm chiếu nghỉ là 250x350mm

Tải trọng tác dụng lên dầm gồm

- Trọng lượng bản thân bê tông g bt = n × γ × b × (h − h b ) = 1,1 × 25 × 0,25 × (0,35 − 0,1) = 1,21 (kN/m)

- Trọng lượng phần vữa trát: g tr = n γ δ (b + 2h − 2h b )

Do bản chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật: g2 = ql2/2 = 7,3751,9/2 = 7kN/m

Tải trọng do các bản thang truyền vào: g3 = 0,5ql1 = 0,59,3534,56 = 21,32 kN/m

Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là: q = gbt + gtr + g2 + g3 = 1,21 + 0,23 + 7 + 21,32 = 29,76 kN/m

Sơ đồ tính: Là dầm đơn giản kê lên tường

Biểu đồ nội lực dầm chiếu nghỉ 1 (DCN1)

Xác định nội lực và tính thép

Nội lực xác định thép chịu mômen dương:

8 = 55,52 kNm Lực cắt lớn nhất ở gối tựa:

2 = 59,06 kN Cốt thép chịu mômen dương

280 = 948,45 mm2 Kiểm tra hàm lượng thép: μ min = 0,05% ≤ μ = A s b h 0 = 948,45

Chọn chiều dày lớp bảo vệ C0 = 20mm a tt = Co + ϕ

2 = 32,5(mm) Tính toán cốt đai

Căn cứ theo yêu cầu cấu tạo chọn cốt đai 6a150 (vì h < 800mm) có asw = 28,3 mm2, và bố trí 2 nhánh (vì b = 250 mm)

Với chiều cao dầm nhỏ hơn 450mm, khoảng cách giữa các cốt đai không quá:

Sct = min(h/2 và 150 mm) = 150 mm

- Kiểm tra điều kiện hạn chế hạn chế về lực cắt:

Asw – diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt đai b – Chiều rộng tiết diện chữ nhật

S – Khoảng cách giữa các cốt đai chọn theo điều kiện

+) Đoạn đầu dầm: Sct = min( 2 h và 15cm) +) Đoạn giữa dầm: Sct = min (

 điều kiện hạn chế về lực cắt được thoả mãn

- Kiểm tra điều kiện tính toán: bt 0

 Không phải tính cốt đai

- Đặt cốt đai theo cấu tạo:

+) Đoạn đầu dầm: s = min(h/2 và 15cm) = min (35/2 và 15cm)  chọn bằng 15 (cm)

+) Đoạn giữa dầm: s = min (3.h/4và 50 cm) = min(3.35/4 = 26,25 và 50cm)  Chọn bằng 25(cm)

Tính dầm chiếu nghỉ: DCN2 ( ngàm vào cột )

Tính toán DCN2 với sơ đồ tính là dầm đơn giản, hai đầu khớp

- Trọng lượng bản thân bê tông g bt = n × γ × b × (h − h b ) = 1,1 × 25 × 0,25 × (0,35 − 0,1) = 1,21(kN/m)

- Do sàn chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật: g2 = ql2/2 = 7,3751,9/2 = 7 kN/m

- Tải trọng tường xây 220 phía trên DCN2 cao 1,2m: g3 = (0,22.18.1,1 + 0,03.18,1,3).1,2 = 6,07 (kN/m)

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM TRỤC C TẦNG 3

→ Chọn 2 20, có As chọn = 628(mm2)

Bố trí cốt đai cho dầm

+ Đoạn đầu dầm: bố trí ∅6a150

+ Đoạn giữa dầm: bố trí ∅6a200

6 TÍNH TOÁN DẦM DỌC TRỤC C TẦNG 3

Dầm dọc trục C gồm có dầm D1(300x450)

Nhịp tính toán là: l= 6(m) và 5,3(m) – 4,3(m) – 5,95 (m)

Hình 4 Sơ đồ tính dầm D1(300x450) trục C tầng 3

6.2 Tải trọng tác dụng lên dầm

Dầm chịu tải trọng phân bố đều do bản sàn truyền vào và trọng lượng bản thân dầm, tải trọng do tường truyền xuống

Dầm chịu tải tập trung do dầm phụ truyền vào

Nếu ô bản có tỷ số hai cạnh nhỏ hơn 2, từ các góc ô bản, kẻ các đường phân giác để tạo thành hình tam giác và hình thang Tải trọng trên bản trong các hình này sẽ được truyền vào dầm ở cạnh đáy.

-Nếu tỉ số hai cạnh  2 (bản loại dầm) thì phân bố theo hình chữ nhật dọc theo cạnh dài

Khi tính toán nội lực của khung, tải trọng thường có dạng hình thang, hình tam giác và hình chữ nhật Để đơn giản hóa quá trình này, ta có thể chuyển đổi tải trọng phân bố dạng hình thang và hình tam giác thành tải trọng phân bố đều tương đương và áp dụng chương trình tính toán phù hợp.

-Truyền tải từ 1 ô sàn hai phương về dầm dưới dạng tương đương:

+ Tải trọng tam giác quy về tải trọng phân bố đều: 5 1 td 8 s q = g l

+ Tải trọng hình thang quy về tải trọng phân bố đều:

6.2.2 Tĩnh tải a Tải trọng do sàn truyền vào

Tên ô bản Tên lớp sàn g tt (daN/m 2 )

Tĩnh Tải tương đương truyền vào dầm:

Tĩnh tải phân bố đều tác dụng lên dầm dọc

Các thành phần Cách tính Trị số (daN/m) q Dạng hình thang

Tĩnh tải tập trung tác dụng lên dầm dọc

Các thành phần Cách tính Trị số (daN/m)

Hoạt tải phân bố đều tác dụng lên dầm dọc

Hoạt tải tập trung lên dầm dọc

Hoạt tải ứng với các ô bản:

Tên ô bản Loại hoạt tải P tc (daN/m 2 ) n P tt

Tải tương đương truyền vào dầm:

Tên ô Tải truyền vào dầm p td (daN/m) Ô1 Dạng tam giác 293 Ô2 Dạng hình chữ nhật 324 Ô3 Dạng hình thang 335 Ô5 Dạng hình thang 204 Ô7 Dạng tam giác 270

Các trường hợp chất tải: a)-Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc trục C D1(300x450) b) Hoạt tải tác dụng lên dầm dọc trục C D1(300x450)

Sử dụng phần mềm SAP2000 xây dựng mô hình và tổ hợp tải trọng

Kết quả tổ hợp mômen trong dầm được đưa ra dưới đây:

COMBO15 Biểu đồ mômen dầm D4(300x450) - đơn vị daNm

- Tiết diện chịu mômen âm M (-) :

Cánh nằm trong vùng kéo với tiết diện hình chữ nhật có kích thước b x h = 300 x 450 mm Trên gối cốt thép dầm, cần đặt cốt thép xuống phía dưới cốt mũ của cốt thép sàn, do đó giả thiết a = 3 cm, dẫn đến ho = 45 - 3 = 42 cm.

Chọn cốt thép 322, có Fa = 11,4 (cm 2 )

-Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén

-Xác định bề rộng cánh tính toán bc: bc= b + 2.c1

- Có Mc=Rnbchb(ho-0,5hb)5.150.10.(40-

-Mô men dương lớn nhất Mmax= 108,91(daNm) < Mc nên trục trung hoà qua cánh

- Kích thước tiết diện: b h 00 450mm

- Kiểm tra điều kiện cường độ ứng suất nén chính max b 0

=> Vậy dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông: Q max  0, 75.R b t b.h 0

f : hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T

Tiết diện tính toán ứng với tiết diện dầm – là tiết diện chữ nhật nên f = 0

f = 0 vì không có lực kéo hoặc nén

Bê tông không đủ khả năng chịu cắt cần đặt cốt đai cấu tạo chọn cốt đai 8

- Xác định bước đai cấu tạo

Trong đoạn đầu dầm dài 1

S min ;500mm min ;500mm 150mm

Trong đoạn giữa dầm, do lực cắt bé nên đặt cốt đai theo cấu tạo ct

S min ;500mm min ;500mm 337,5mm

NỀN MÓNG (15%)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ThS.NGUYỄN DANH HOÀNG

- LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG 3, 4, 5 ,6,7

- TÍNH CẦU THANG GIỮA TRỤC 6-7

- TÍNH THÉP DẦM DỌC TRỤC C TẦNG 3

1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU

Công trình "TÒA NHÀ ĐẠI HỌC HÀNG HẢI" được xây dựng tại xã Quang Minh-

Mê Linh, Vĩnh Phúc, là một công trình được thiết kế để phục vụ cho các hoạt động làm việc và đào tạo kỹ thuật Hệ kết cấu của công trình cần đảm bảo độ vững chắc, bền bỉ và ổn định theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành Ngoài ra, hệ kết cấu cũng phải đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ kiến trúc cũng như các giải pháp kỹ thuật liên quan đến điện, nước, điều hòa, thông gió, viễn thông và thông tin.

Tòa Nhà Đại Học Hàng Hải - Hải Phòng có tổng cộng 7 tầng nổi với chiều cao 27,6m Tầng 1 cao 4,2m, trong khi các tầng điển hình có chiều cao 3,9m.

Hệ kết cấu phần thân sử dụng khung bê tông cốt thép toàn khối, là giải pháp kinh tế và hợp lý cho các công trình có độ cao và khoảng cách cột trung bình, phù hợp với điều kiện và trình độ thi công tại Việt Nam.

Các tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng trong thiết kế:

- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574-2018: Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 9386-2012: Thiết kế Công trình chịu động đất

Vật liệu bê tông cấp bên B25 có:

- Cường độ tính toán về nén: Rb = 14,5 MPa;

- Cường độ tính toán về kéo: Rbt = 1,05 MPa

Cốt thép trong bê tông:

- Khi d < 10 dùng thép CB240-T có: R s = R s’ = 210 (MPa)

- Khi d10 dùng cốt thép nhóm CB300-V có: R s = R sa = 260 (MPa)

Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: b h D.l

Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy: m = 42

Với tải trọng nhỏ lấy: D = 1,1

2.2 Chọn kích thước tiết diện dầm

- Kích thước dầm chính nhà sơ bộ chọn theo công thức:

- Kích thước dầm phụ sơ bộ chọn theo công thức:

Chọn chiều cao dầm là: hd = 30cm

Chọn chiều rộng dầm là: bd = 22 cm b h 22 30(cm)

2.3 Chọn kích thước tiết diện cột

Diện tích tiết diện ngang của cột sơ bộ chọn theo:

Rn - Cường độ chịu nén của bêtông, Rn= 11,5 MPa;

N - Tải trọng tác dụng lên cột, sơ bộ với nhà có sàn 10cm ta lấy cả tĩnh tải và hoạt tải là: q =7 kN/m 2 ,N = n.N1; n - Số tầng của công trình, n =7;

N1 - tải trọng tác dụng lên cột ở tầng một N1=Fq;

Cột giữa có: N1=5,656,87&8,94 (kN)  N=7268,9482,58 (kN)

Ta chọn tiết diện cột giữa trục C :

Cột biên có :N1=5,655,377,75 (kN)  N=7209,61567,305 (kN)

Ta chọn tiết diện cột biên và góc

Tải trọng bản thân của kết cấu chính như cột, dầm và sàn được xác định thông qua phần mềm phân tích kết cấu ETABS, với hệ số vượt tải là 1,1 cho kết cấu bê tông cốt thép và 1,05 cho kết cấu thép.

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng các vật liệu tạo nên công trình

STT Vật liệu Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 3 ) Hệ số vượt tải

4 Khối xây gạch không nung 21 1,1

Bảng 1 Tính tải sàn lớp học Lớp cấu tạo

Tổng cộng 3,628 Bảng 2 Tính tải sàn hành lang

Bảng 3 Tính tĩnh tải sàn vệ sinh

1.1.1.1 Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (kN/m 2 )

Tải trọng tính toán (kN/m 2 )

1 Gạch lát trống trơn Ceramic 400x 400,  = 0,8 cm

2 Lớp vữa lót,  = 1,5cm  = 18 kN/m 3

3 Lớp bê tông sỏi nhỏ,  = 4 cm  = 22 kN/m 3

4 Sàn bê tông cốt thép,  = 10 cm  = 25 kN/m 3

5 Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 18 kN/m 3

Xây tường theo dầm chính dày 220 mm: 0,22x18 = 3,96 kN/m 2 3,96 1,1 4,356

Bảng 6 Hoạt tải sàn Loại hoạt tải P TC (kN/m 2 ) n P TT (kN/m 2 )

Tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động Đối với công trình dân dụng có chiều cao

< 40 m thì chỉ cần tính với thành phần gió tĩnh

Tải trọng gió phân bố trên 1 m 2 bề mặt thẳng đứng của công công trình được tính như sau:

Trong đó: n - hệ số độ tin cậy, n = 1,2;

W0 - giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0,95 kN/ m 2 )- Vùng IIB k - hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình

Bảng 5 Tính tải trọng gió phân bố đều q1 đ 0,95 1,2 4,2 0,86 0,8 5,75 q2 đ 0,95 1,2 3,9 0,96 0,8 5,57 q3 đ 0,95 1,2 3,9 1,03 0,8 5,97 q4 đ 0,95 1,2 3,9 1,09 0,8 6,325 q5 đ 0,95 1,2 3,9 1,13 0,8 6,55 q6 đ 0,95 1,2 3,9 1.17 0,8 6,78 q7 đ 0,95 1,2 3,9 1,2 0,8 7,79 q1 h 0,95 1,2 4,2 0,86 0,6 4,03 q2 h 0,95 1,2 3,9 0,96 0,6 4,17 q3 h 0,95 1,2 3,9 1,03 0,6 4,49 q4 h 0,95 1,2 3,9 1,09 0,6 4,75 q5 h 0,95 1,2 3,9 1,13 0,6 4,91 q6 h 0,95 1,2 3,9 1,17 0,6 5,09 q7 h 0,95 1,2 3,9 1,2 0,6 5,22

Hình 1 Mặt bằng ô sàn tầng điển hình

Các loại ô sàn được phân loại dựa theo tỷ số: Z

Bảng 6 Phân loại ô sàn Ô sàn l1 ( m ) l2 ( m ) l2/ l1 Loại bản

4.1.Tính thép sàn cho S4 có kích thước 3,6x6,3m

Giá trị tĩnh tải và hoạt tải trên sàn được lấy từ mục 3, gồm có: g = 3,628 kN/ m 2 ; p 3,60 kN/m 2 q = g + p = 3,628 + 3,60 = 7,228 kN/m 2

Mô men trong bản được tính theo các công thức sau:

M1: Mô men lớn nhất giữa nhịp cạnh ngắn;

M2: Mô men lớn nhất giữa nhịp cạnh dài;

MI: Mô men lớn nhất gối cạnh ngắn;

MII: Mô men lớn nhất gối cạnh dài; m1, m2, k1, k2: tra theo loại sơ đồ trong “sổ tay thực hành Kết cấu công trình ”;

Tỷ số l2/ l1 = 1,75 cho kết quả nội suy bao gồm: m1 = 0,0313; m2 = 0,0097; k1 = 0,0645; k2 = 0,0211 Kết quả mô men trong sàn thu được như sau:

Xét dải bản rộng 100 cm, hb = 10 cm với chiều dày lớp bảo vệ a = 1,5; chiều cao làm việc của bản sàn h0 = hb - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

- Tính theo phương cạnh ngắn: Ở giữa nhịp: M1 = 5,853 kNm

- Tính theo phương cạnh dài: Ở giữa nhịp: M2 = 1,839 kNm

4.2.Tính thép sàn cho S7 có kích thước 2,1x5.95m

Giá trị tĩnh tải và hoạt tải trên sàn được lấy từ mục 3, gồm có: g = 3,629 kN/ m 2 ; p 3,60 kN/m 2 q = g + p =3,628 + 3,60 = 7,228 kN/m 2

Mô men âm ở hai đầu ngàm:

Mô men dương ở giữa nhịp:

Tính cho dải bản rộng 100 cm, hb = 10 cm

Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện, h0 = hb - a = 10 - 1,5 = 8,5 cm

- Thép chịu mômen âm: tại tiết diện gối có MI = 3,47(kNm)

Tính toán tương tự với mômen giữa nhịp cũng chọn là 8 a = 200 mm

Các ô khác được tính tương tự và được lập thành bảng kèm theo

Chi tiết bố trí cốt thép được thể hiện trên bản vẽ Ô sà n

As TT ỉ a BT As CH

5 THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH

5.1 Giải pháp kết cấu cầu thang

5.1.1 Mặt bằng kết cấu cầu thang

*Lựa chọn giải pháp kết cấu của cầu thang:

- Cầu thang có cốn thang:

Ưu điểm của việc sử dụng vật liệu này là nó hỗ trợ cho bản thang và lan can tay vịn, giúp giảm chiều dày của bản thang, từ đó cải thiện kết cấu chịu lực Với độ cứng lớn hơn, vật liệu này còn giúp giảm thiểu độ võng, mang lại sự ổn định và bền vững cho công trình.

+ Nhược điểm: thi công phức tạp

- Cầu thang không có cốn thang:

+ Ưu điểm: Dễ thi công, cấu tạo đơn giản

+ Nhược điểm: Độ cứng kém hơn nên độ võng lớn hơn, chiều dày bản thang lớn

Căn cứ vào kiến trúc em chọn giải pháp thiết kế cầu thang không cốn thang

+ Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 11,5 MPa, Rbt = 0,9 MPa, E= 27x103 Mpa

+ Cốt thép: d < 10, nhóm CI có Rs = 225 MPa, Rsw = 225 MPa, E= 21x104 Mpa

D  10, nhóm CII có Rs = 280 MPa, Rsc = 280 MPa, E= 21x104 Mpa

5.1.2 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện các bộ phận

Bản thang chọn dày hb = 80 mm

Bản chiếu nghỉ chọn dày hb = 80mm

Dầm chiếu nghỉ: DCN1: b  h = 250  350 (mm)

Dầm chiếu tới: DCT: b  h = 220  300 (mm)

Bậc thang cao hb = 15cm; bề rộng bậc = 35 (cm)

5.1.3 Tính toán các bộ phận của thang a Tính bản thang (BT) và bản chiếu nghỉ (BCN):

Cắt một dải bản thang và bản chiếu nghỉ theo phương cạnh dài có bề rộng là b = 1m để tính toán

Dải bản chịu tải trọng phân bố đều trên toàn dầm có 2 nhịp và được tính theo sơ đồ như hình vẽ

+ Chiều dài tính toán của bản thang: l2 = l b cosα = 4,2 cos(23,2) = 4,56m + Chiều rộng tính toán của bản thang: l1 = 1,79 m

Kích thước bản chiếu nghỉ:

+ Chiều dài tính toán của bản chiếu nghỉ: l1 = 1,9m

+ Chiều rộng tính toán của bản chiếu nghỉ: l2 = 4,2m

Tải trọng tác dụng lên bản thang:

Các lớp tạo thành Hệ số vượt tải gb (KN/m2)

- Hoạt tải: pb = pbc n = 3 1,2 = 3,6 (kN/m2)

 Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản thang là: q = gb + pb = 5,753 + 3,6 = 9,353 (KN/m)

Vậy tải trọng vuông góc với bản thang gây uốn là: qtt= qb.cos = 9,353.0,92 = 8,6 (KN/m)

Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ:

STT Cấu tạo các lớp qtc (kN/m2) n qtt (kN/m2)

- Lát đá Granite dày 20mm

- Lớp bê tông dày 10cm

Tổng cộng 6,35 7,375  Tổng tải trọng tác dụng lên 1m bề rộng bản chiếu nghỉ là: q = gb + pb = 3,775 + 3,6= 7,375 (KN/m)

Sơ đồ tính: dải bản như dầm đơn giản hai đầu tựa khớp lên hai dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới nên

Chiều cao làm việc của tiết diện là: h0= hb – a = 80 - 15 = 65mm α m = M

280 = 2,421 cm2 Kiểm tra hàm lượng thép: μ min = 0,05% ≤ μ = A s b.h = 242,1

Chọn thép ∅8a200 có As chọn = 2,51 cm2

Cốt thép theo phương cạnh ngắn chọn ∅8a200, có ASC = 2,51mm2

Chúng tôi chọn và bố trí cốt thép mũ ở gối cho bản sàn cầu thang, do bản sàn làm việc theo sơ đồ đàn hồi nên vẫn xuất hiện mô men âm ở gối Vì lý do này, cốt mũ được đặt theo cấu tạo tại vị trí liên kết giữa bản thang và các dầm thang, với lựa chọn cốt thép ∅6a200, có diện tích cắt ngang (ASC) là 141mm2.

Và cốt phân bố phía dưới cốt mũ để cố định cho cốt mũ chọn∅6a200

* Kiểm tra việc chọn thép:

Bản thang dày 80 cm, chọn chiều dày lớp bảo vệ Co = 10mm tt

= + = + Chiều cao làm việc thực tế của tiết diện: tt tt gt o o h = − h a = 80 15 − = 85(mm) = h = 65(mm) (nên không cần tính toán lại)

→Thỏa mãn yêu cầu chịu lực

Tính toán BCN theo sơ đồ đàn hồi

Cắt 1 dải bản rộng b=1m theo phương cạnh ngắn để tính toán, coi BCN liên kết khớp với DCN1 và DCN2

Xác định nội lực: l1/l2 = 2,58 > 2, bản làm vệc một phương theo phương cạnh ngắn

Cắt một dải bản theo phương cạng ngắn chó bề rộng b = 1m

Coi dải bản có sơ đồ tính như một dầm đơn giản có liên kết hai đầu khớp

Chiều cao làm việc của tiết diện là: h0 = hb – a = 80 - 15 = 65mm α m = M

280 = 185 mm2 Kiểm tra hàm lượng thép: μ min = 0,05% ≤ μ = A s b.h 0= 185

Chọn thép ∅6a150mm có ASC = 189 mm2

Tính dầm chiếu nghỉ: DCN1 (kê lên tường)

- Trọng lượng bản thân bê tông g bt = n × γ × b × (h − h b ) = 1,1 × 25 × 0,25 × (0,35 − 0,1) = 1,21 (kN/m)

Do bản chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật: g2 = ql2/2 = 7,3751,9/2 = 7kN/m

Tải trọng do các bản thang truyền vào: g3 = 0,5ql1 = 0,59,3534,56 = 21,32 kN/m

Sơ đồ tính: Là dầm đơn giản kê lên tường

Chọn chiều dày lớp bảo vệ C0 = 20mm a tt = Co + ϕ

2 = 32,5(mm) Tính toán cốt đai

Căn cứ theo yêu cầu cấu tạo chọn cốt đai 6a150 (vì h < 800mm) có asw = 28,3 mm2, và bố trí 2 nhánh (vì b = 250 mm)

Với chiều cao dầm nhỏ hơn 450mm, khoảng cách giữa các cốt đai không quá:

Sct = min(h/2 và 150 mm) = 150 mm

- Kiểm tra điều kiện hạn chế hạn chế về lực cắt:

Asw – diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt đai b – Chiều rộng tiết diện chữ nhật

S – Khoảng cách giữa các cốt đai chọn theo điều kiện

+) Đoạn đầu dầm: Sct = min( 2 h và 15cm) +) Đoạn giữa dầm: Sct = min (

 điều kiện hạn chế về lực cắt được thoả mãn

- Kiểm tra điều kiện tính toán: bt 0

 Không phải tính cốt đai

- Đặt cốt đai theo cấu tạo:

+) Đoạn đầu dầm: s = min(h/2 và 15cm) = min (35/2 và 15cm)  chọn bằng 15 (cm)

+) Đoạn giữa dầm: s = min (3.h/4và 50 cm) = min(3.35/4 = 26,25 và 50cm)  Chọn bằng 25(cm)

Tính dầm chiếu nghỉ: DCN2 ( ngàm vào cột )

Tính toán DCN2 với sơ đồ tính là dầm đơn giản, hai đầu khớp

- Trọng lượng bản thân bê tông g bt = n × γ × b × (h − h b ) = 1,1 × 25 × 0,25 × (0,35 − 0,1) = 1,21(kN/m)

- Do sàn chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình chữ nhật: g2 = ql2/2 = 7,3751,9/2 = 7 kN/m

- Tải trọng tường xây 220 phía trên DCN2 cao 1,2m: g3 = (0,22.18.1,1 + 0,03.18,1,3).1,2 = 6,07 (kN/m)

→ Chọn 2 20, có As chọn = 628(mm2)

Bố trí cốt đai cho dầm

+ Đoạn đầu dầm: bố trí ∅6a150

+ Đoạn giữa dầm: bố trí ∅6a200

6 TÍNH TOÁN DẦM DỌC TRỤC C TẦNG 3

Dầm dọc trục C gồm có dầm D1(300x450)

Nhịp tính toán là: l= 6(m) và 5,3(m) – 4,3(m) – 5,95 (m)

Hình 4 Sơ đồ tính dầm D1(300x450) trục C tầng 3

6.2 Tải trọng tác dụng lên dầm

Dầm chịu tải trọng phân bố đều do bản sàn truyền vào và trọng lượng bản thân dầm, tải trọng do tường truyền xuống

Dầm chịu tải tập trung do dầm phụ truyền vào

Nếu ô bản có tỉ số hai cạnh nhỏ hơn 2, từ các góc của ô bản, kẻ các đường phân giác để tạo thành hình tam giác và hình thang Tải trọng trên bản sẽ được truyền vào dầm ở cạnh đáy thông qua các hình này.

-Nếu tỉ số hai cạnh  2 (bản loại dầm) thì phân bố theo hình chữ nhật dọc theo cạnh dài

Khi tính toán nội lực của khung, tải trọng sẽ có dạng hình thang, hình tam giác và hình chữ nhật Để đơn giản hóa, ta có thể quy đổi các tải trọng phân bố hình thang và hình tam giác thành tải trọng phân bố đều tương đương và sử dụng chương trình tính toán phù hợp.

-Truyền tải từ 1 ô sàn hai phương về dầm dưới dạng tương đương:

+ Tải trọng tam giác quy về tải trọng phân bố đều: 5 1 td 8 s q = g l

+ Tải trọng hình thang quy về tải trọng phân bố đều:

6.2.2 Tĩnh tải a Tải trọng do sàn truyền vào

Tên ô bản Tên lớp sàn g tt (daN/m 2 )

Tĩnh Tải tương đương truyền vào dầm:

Tĩnh tải tập trung tác dụng lên dầm dọc

Hoạt tải phân bố đều tác dụng lên dầm dọc

Hoạt tải tập trung lên dầm dọc

Hoạt tải ứng với các ô bản:

Tên ô bản Loại hoạt tải P tc (daN/m 2 ) n P tt

Tải tương đương truyền vào dầm:

Tên ô Tải truyền vào dầm p td (daN/m) Ô1 Dạng tam giác 293 Ô2 Dạng hình chữ nhật 324 Ô3 Dạng hình thang 335 Ô5 Dạng hình thang 204 Ô7 Dạng tam giác 270

Các trường hợp chất tải: a)-Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc trục C D1(300x450) b) Hoạt tải tác dụng lên dầm dọc trục C D1(300x450)

Sử dụng phần mềm SAP2000 xây dựng mô hình và tổ hợp tải trọng

Kết quả tổ hợp mômen trong dầm được đưa ra dưới đây:

COMBO15 Biểu đồ mômen dầm D4(300x450) - đơn vị daNm

- Tiết diện chịu mômen âm M (-) :

Cánh nằm trong vùng kéo có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b x h = 300 x 450 mm Trên gối cốt thép dầm, cần đặt cốt mũ của cốt thép sàn xuống phía dưới, do đó giả thiết a = 3 cm và ho = 45 - 3 = 42 cm.

-Tính theo tiết diện chữ T cánh trong vùng nén

-Xác định bề rộng cánh tính toán bc: bc= b + 2.c1

- Có Mc=Rnbchb(ho-0,5hb)5.150.10.(40-

-Mô men dương lớn nhất Mmax= 108,91(daNm) < Mc nên trục trung hoà qua cánh

- Kích thước tiết diện: b h 00 450mm

- Kiểm tra điều kiện cường độ ứng suất nén chính max b 0

=> Vậy dầm không bị phá hoại do ứng suất nén chính

- Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông: Q max  0, 75.R b t b.h 0

f : hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T

Tiết diện tính toán ứng với tiết diện dầm – là tiết diện chữ nhật nên f = 0

f = 0 vì không có lực kéo hoặc nén

Bê tông không đủ khả năng chịu cắt cần đặt cốt đai cấu tạo chọn cốt đai 8

- Xác định bước đai cấu tạo

Trong đoạn đầu dầm dài 1

S min ;500mm min ;500mm 150mm

Trong đoạn giữa dầm, do lực cắt bé nên đặt cốt đai theo cấu tạo ct

S min ;500mm min ;500mm 337,5mm

7.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 4

KẾT QUẢ CHẠY NỘI LỰC ETABS

Các tải trọng tính toán đã xác định được nhập vào mô hình công trình trên Etabs

Ta xét các tổ hợp sau :

+ Cường độ chịu nén Rb = 14,5Mpa = 14,5.10 3 kN/m 2

+ Cường độ chịu kéo Rbt = 1,05MPa= 10,5 kG/cm 2 = 10,5.10 2 kN/m 2

+ Môđun đàn hồi Eb = 30.10 3 MPa= 30.10 4 kG/cm 2 = 30.10 6 kN/m 2

+ Thép CB300V (CII) có : Rs =Rsc (0 MPa;  R =0,595  R =0, 418

+ Thép CB240T (CI) có : Rs =Rsc "5MPa ; R =0,618  R =0,427

+ Mô đun đàn hồi Es = 21.10 4 MPa = 21.10 5 kG/cm 2 = 21.10 7 kN/m 2

7.2.Tính toán cốt thép cho dầm khung trục 4

Với tiết diện chịu mô men dương

Cánh nằm trong vùng nén, bề rộng dải cánh: bf = b + 2.Sc (1)

1/2 khoảng cách thông thủy giữa 2 dầm

Với Sc (độ vươn của cánh) = min Ltt/6 (Ltt: chiều dài tính toán của dầm)

6.hf (hf: chiều cao cánh)

Xác định vị trí trục trung hoà: (2)

+ M < Mf : trục trung hoà đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật b f  h

+ M > Mf : trục trung hoà qua sườn, tính theo tiết diện chữ T

- Khi , tiết diện quá bé, tính theo tiết diện chữ T đặt cốt kép

Với tiết diện chịu mô men âm

Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua sự lam việc của cánh Tính m theo (3):

+ Khi m  R: Tính theo bài toán cốt đơn Tính  theo (4), tính As theo (5)

+ Khi m > 0,5: Không nên bố trí As’ quá nhiều (lãng phí) Tăng kích thước tiết diện, hoặc cấp độ bền bê tông

+ Khi R < m ≤ 0,5: Tính theo bài toán đặt cốt kép:

* m  R: tính (9) chiều cao vùng nén x = .ho

+ Khi x  2a’ (điều kiện hạn chế thỏa mãn)

+ Khi x < 2a’(cốt thép chịu nén chưa đạt Rsc)

* m >R : As’ chưa đủ nên tăng As’ và tính lại As

7.3.1.Tính toán cốt thép dọc cho dầm

-Tính cốt thép cho dầm B10-Tầng 2

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực :

Bảng giá trị nội lực bao dầm B10 tầng 2

Phần tử Mặt cắt Nội lực

* Mặt cắt tại vị trí 0,25 của dầm B10

Nội lực phần tử B10 - tầng 1:

Chiều cao làm việc ho = 750 - 50 = 700 mm

Cánh làm việc trong vùng chịu kéo nên bỏ qua sự làm việc của cánh

Tính thép như dầm tiết diện chữ nhật có bh 00750mm

→ tính theo bài toán đặt cốt đơn

= = Chọn thép2 18 có As=9,82 +7,6,42 min

 =b h =  =   Mặt cắt tại vị trí 1,8 của dầm B10

Nội lực phần tử B10- Tầng 2

Giả sử khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép dưới dầm a Pmm

Xác định kích thước bản cánh: Bản cánh làm việc trong vùng nén nên kể đến ảnh hưởng của bản cánh

Chiều dày bản cánh hf bằng chiều dày bản sàn: hf 0mm > 0,1.h = 0,1x750 = 75mm Độ vươn của sải cánh dầm Sc lấy bằng Min của các giá trị sau:

6 hf = 6 120 = 720 mm → chọn Sc= 720mm

Xác định vị trí trục trung hoà:

Ta có M < Mf  trục trung hoà đi qua cánh của tiết diện chữ T, tính thép như dầm tiết diện chữ nhật có bh = bfh = 1740700 mm

= = Chọn thép2 25 có As=9,82 mm2 min

=b h =  =   Mặt cắt tại vị trí 3,35 của dầm B10

Nội lực phần tử B10- tầng 2:

Giả sử khoảng cách a = 50 mm

Cánh làm việc trong vùng chịu kéo nên bỏ qua sự làm việc của cánh

Tính thép như dầm tiết diện chữ nhật có bh = 300750(mm)

= = Chọn thép3 22 có As,4 min

 =b h = =   7.3.2.Tính toán cốt thép dọc cho các dầm bê tông cốt thép khác

*Cốt thép dọc cho các dầm bê tông cốt thép khác ta thể hiện trong bảng sau :

7.3.3.Tính cốt đai chịu lực cắt cho dầm khung trục 4

+ Cường độ chịu nén Rb = 14,5Mpa = 14,5.10 3 kN/m 2

+ Cường độ chịu kéo Rbt = 1,05MPa= 10,5 kG/cm 2 = 10,5.10 2 kN/m 2

+ Môđun đàn hồi Eb = 30.10 3 MPa= 30.10 4 kG/cm 2 = 30.10 6 kN/m 2

+ Cốt thép dọc nhóm CII có: Rs = Rsc = 280 MPa

+ Cốt thép đai nhóm CI có Rsw = 175 MPa

Kiểm tra điều kiện hạn chế

+ w1: hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép đai đặt vuông góc với trục dầm

 = E = ; b: chiều rộng sườn tiết diện chữ T, chiều rộng dầm chữ nhật

* Chọn cốt đai cấu tạo như sau

- Nhóm cốt thép đai CI hoặc CII

- Đường kính cốt đai: h< 800mm :  6 h 800mm :  8

- Số nhánh đai: b < 150mm: cho phép dùng đai 1 nhánh

 = b s b = 150  350mm: dùng đai 2 nhánh b > 350mm: dùng đai 3 nhánh

Bước cốt đai ở vùng gần gối tựa cần được xác định dựa trên tải trọng phân bố đều, với khoảng cách bằng 1/4 nhịp Đối với lực tập trung, khoảng cách này sẽ tương ứng với khoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần gối nhất, nhưng không được nhỏ hơn 1/4 nhịp Đối với chiều cao tiết diện cấu kiện, nếu h ≤ 450mm, bước cốt thép ngang sẽ được tính theo một tiêu chuẩn nhất định, và nếu h > 450mm, sẽ áp dụng một tiêu chuẩn khác.

Khi chiều cao tiết diện cấu kiện vượt quá 300 mm, bước cốt thép đai không được lớn hơn 3/4 và tối đa là 500 mm.

Rb: cường độ chịu nén tính toán của bê tông (đơn vị MPa)

Nếu (1) thỏa mãn tức là đảm bảo độ bền trên dải nghiêng giữa các vết nứt xiên

Nếu (1) không thỏa mãn thì cần tăng kích thước tiết diện hoặc cấp độ bền của bê tông

Kiểm tra điều kiện tính toán :

Trong đó: VP phải thỏa mãn điều kiện:

Với b3= 0,6 và b4= 1,5 đối với bê tông nặng

+ Hệ số n xét đến ảnh hưởng của lực dọc

+ c: hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục dầm, lấy giá trị cực đại c= 2ho

+ Rbt: cường độ chịu kéo tính toán của bê tông (đơn vị MPa)

Nếu (2) thỏa mãn thì chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo

Nếu (2) không thỏa mãn thì phải tính toán cốt đai chịu lực cắt

Kiểm tra điều kiện độ bền của tiết diện nghiêng :

Trong đó: Qb: là lực cắt do riêng bê tông chịu được xác định: h

Qsw: lực cắt do cốt đai chịu (6)

Hệ số b3 = 0,6 đối với bê tông nặng

Hệ số f xét đến ảnh hưởng của cánh chịu nén trong tiết diện chữ T, được xác định:

Rsw: cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đai

Hệ số b2 = 2,0 đối với bê tông nặng

* Xác định khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông: Qu= Qb + Qsw

+ Nếu co thỏa mãn điều kiện (8) thì khả năng chịu cắt tối thiểu của cốt đai và bê tông được xác định:

(9) + Nếu co< ho: thì lấy co= ho và tính theo công thức:

+ Nếu co> 2.ho: thì lấy co= 2.ho và tính theo công thức:

Nếu Q≤ Qu: cốt đai cấu tạo thỏa mãn khả năng chịu lực

Nếu Q> Qu: ta tính bước đai theo công thức sau:

Bước đai phải được tính toán theo công thức sao cho không nhỏ hơn 50mm; nếu kết quả tính toán nhỏ hơn mức này, cần phải tăng đường kính cốt đai hoặc số nhánh đai và thực hiện tính toán lại.

Mặt cắt có lực cắt Max:

* Kích thước tiết diện dầm tính toán: bxh= 300x750mm

* Chọn cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

Do h= 750mm nên chọn đai 8

Do b00mm nên bố trí đai 2 nhánh

Kiểm tra điều kiện hạn chế: trong đó:

+ w1: hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép đai đặt vuông góc với trục dầm

Do Qmax= 60,83kN < VP nên đảm bảo điều kiện chịu ứng suất nén chính của bụng dầm

Kiểm tra điều kiện tính toán:

Trong đó VP phải thỏa mãn điều kiện:

Với b3= 0,6 và b4= 1,5 đối với Bê tông nặng

- Hệ số n xét đến ảnh hưởng của lực dọc, n = 0

- c: hình chiếu của tiết diện nghiêng trên trục dầm, lấy giá trị cực đại c= 2ho

Thay vào (2) ta có: thỏa mãn điều kiện

Do Qmax= 60,83 kN < VP nên ta không cần tính cốt đai chịu lực cắt cho dầm

Q≤ Qu: cốt đai cấu tạo thỏa mãn khả năng chịu lực Ta bố trí 8a150 cho đoạn gần gối, và 8a200 cho đoạn giữa dầm

4.3.4 Tính toán neo, nối cốt thép

Neo cốt thép vào gối Độ dài đoạn neo cốt thép vùng bê tông chịu nén là:

= +  =  +  Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu nén nên l an   an =  25 300mm và l an  = l * 200 mm

 +   Độ dài đoạn neo cốt thép vùng bê tông chịu kéo là:

= +  =  +  Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu kéo nên l an   an =  25 500mm và l an  = l * 250 mm

Nối cốt thép Độ dài đoạn nối cốt thép vùng bê tông chịu nén là:

Độ dài đoạn neo cốt thép trong vùng bê tông chịu kéo được xác định bằng công thức l an ≥ λ * 375mm và l an ≥ l * 200mm, trong đó l an là chiều dài neo cần thiết để đảm bảo tính ổn định và chịu lực của cấu trúc.

= +  =  +  Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu kéo nên l an   an =  25 500mm và l an  = l * 250 mm

7.4.Tính toán thép cột khung trục 4

+ Cường độ chịu nén Rb = 14,5Mpa = 14,5 + Cường độ chịu kéo Rbt = 1,05MPa,5 kG/cm2

- Thép : + Thép CB300V (CIII) có : Rs =Rsc 65 MPa;  R =0,604  R =0, 421

+ Thép CB240T (CI) có : Rs =Rsc "5MPa ; R =0,618  R =0, 421

+ Mô đun đàn hồi Es = 21.104 MPa = 21.105 kG/cm2 = 21.107 kN/m2 Tính thép cho cột C51- tầng 1 có Nmax ; Mytư ; Mxtư

MXtư -29.4 (kNm) MYt -1.52 (kNm) Nmax -1966,565 (kN)

Chiều cao tính toán của cột là: l ox = l oy = 0,75.4200 = 315cm Độ lệch tâm ngẫu nhiên theo hai phương là: e ax = max ( 1

30) = 16,67(mm) Độ mảnh theo hai phương, xác định ảnh hưởng của uốn dọc λ x =l ox i x = 3150 0,289 b= 3150

0,289.500= 21,8 < 28 ⇒ η y = 1 Tính toán với trường hợp thứ 1: η x = 1

C y Vậy tính theo phương y h = Cx = 50 cm , b = Cy = 30 cm

Giả thiết a = 5 cm có ho = 45 cm

M2 = Mx1 = 29,4 kNm Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea = eax + 0,2.eay = 10 + 0,2.16,67 = 13,34 mm

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng x 1 = N γ b R b b= 1966,565

Vậy Hệ số chuyển đổi mo = 0,9

Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng)

30= 41,19 kNm Độ lệch tâm hình học e1 e 1 = M

1411,6 = 29,2 mm Độ lệch tâm tính toán eo được xác định như sau

Với kết cấu siêu tĩnh : e0 = max (e1,ea) = 13,34 mm ε = e o h = 13,34

500 = 0,027 < 0,3 Vậy là trường hợp nén lệch tâm rất bé, tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng của nén lệch tâm  e γ e = 1

Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm

14 < λ = 36,3 < 104 tính  theo công thức sau

0,3 = 0,97 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast:

365 − 14,5 = 1750mm 2 b) tính toán cốt ngang

Cột phần lớn hoạt động như một cấu kiện nén đúng tâm, do đó cốt ngang chỉ cần được bố trí để đảm bảo ổn định cho cốt dọc, ngăn ngừa phình cốt thép dọc và chống nứt Đường kính cốt đai tối thiểu yêu cầu là ∅ ≥ (8; 0,25∅max) trong mọi trường hợp và ∅ ≥ 10.

0,25∅max) trong trường hợp động đất mạnh Chọn thép đai ∅8

Trong phạm vi nút khung từ điểm cách mép trên đến điểm cách mép dưới của dầm một khoảng l1 phải bố trí đai dày hơn; l 1 ≥ (h; H

Với H là chiều cao cột, h là chiều cao tiết diện cột Cốt đai trong vùng này được bố trí với khoảng cách đảm bảo: s ≤ {6∅ min = 6.20 = 120mm

Tại các vùng còn lại, khoảng cách đai chọn S ≤ ( bc; 6∅max) đối với động đất mạnh và S ≤ (bc; 8∅max) đối với động đất yếu

=> Chọn thép đai ∅8 a150 bố trí cho 2 đoạn đầu cột

Chọn thép đai ∅8 a200 bố trí cho đoạn giữa cột Chọn thép đai ∅8 a150 tại các đoạn neo, nối cốt thép Chiều dài đoạn nối cốt thép lấy bằng 40dmax

Bảng 17: thống kê chọn thép cột các tầng

Vị trí Phần tử Tiết diện

As tính toán tổng (mm 2 )

7.5.Tính toán cốt đai cho cột

Cột phần lớn cột làm việc như một cấu kiện lệch tâm nhỏ, do đó cốt ngang chỉ được thiết kế để đảm bảo ổn định cho cốt dọc, ngăn ngừa hiện tượng phình cốt thép dọc và chống nứt.

- Đường kính cốt đai: ≥ (8; 0,25 max) trong mọi trường hợp; ≥ (10;

0,25 max) trong trường hợp động đất mạnh Chọn thép đai 8

Khoảng cách đai ngoài đoạn nối chồng

( 15 ;500 ) ( 15 28;500 ) 375 s  min  mm = min  mm = mm , chọn s = 200 mm

Khoảng cách đai trong đoạn nối chồng

( 10 ;300 ) ( 10 28;300 ) 250 s  min  mm = min  mm = mm , chọn s = 150 mm

5.4.Tính toán nối thép Độ dài đoạn neo cốt thép trong vùng bê tông chịu nén là:

= +  =  +  Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu nén nên an 15 l  d và l an l * 0mm Độ dài đoạn neo cốt thép trong vùng bê tông chịu kéo là:

= +  =  +  Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bêtông chịu nén nên an 20 l  d và

* 250 l an  =l mm Vậy chọn chiều dài nối thép:

Chiều dài đoạn nối thanh thép đường kính  18: Lan = 700mm

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN NGỌC THANH

- ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

- LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CHO CÔNG TRÌNH

- THỂ HIỆN BẢN VẼ KỸ THUẬT.

giá các tài liệu dùng để thiết kế móng Error! Bookmark not defined 1.Đánh giá đặc điểm công trình

Tiêu đề	Đại Học Hàng Hải
Tác giả	Nguyễn Mạnh Tuấn
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Danh Hoàng, TS. Nguyễn Ngọc Thanh, ThS. Lê Bá Sơn
Trường học	Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội
Chuyên ngành	Xây Dựng Dân Dụng Và Công Nghiệp
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	186
Dung lượng	3,97 MB