GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TH.S LÊ THỊ THANH HÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN : LƯƠNG VĂN DŨNG
- THUYẾT MINH GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
- THỂ HIỆN CÁC MẶT BẰNG KIẾN TRÚC
- THỂ HIỆN 2 MẶT ĐỨNG CỦA CÔNG TRÌNH
- THỂ HIỆN 2 MẶT CẮT CỦA CÔNG TRÌNH.
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Công trình
- Tên công trình: TRƯỜNG THPT ĐÔNG THỌ- THANH HÓA.
Địa điểm xây dựng
- Vị trí: công trình được xậy dựng tại: THÀNH PHỐ THANH HÓA
- Hiện trạng mặt bằng: công trình nằm ngay trên mặt bằng nên rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư, máy móc thiết bị thi công
- Loại công trình và chức năng:
+ Công trình cấp III, bậc chịu lửa cấp II
- Quy mô và các đặc điểm khác:
+ Công trình gồm 5 tầng nổi và 0 tầng hầm với diện tích xây dựng 411m2, tổng diện tích sàn 2389 m2
- Hệ thống hạ tầng kỹ thuật bao gồm:
+ Hệ thống sân, đường, vườn hoa
+ Hệ thống cấp điện ngoài nhà
+ Hệ thống cấp nước ngoài
+ Hệ thống cáp truyền hình, điện thoại, Internet.
Phương án thiết kế kiến trúc công trình
Công trình gồm 5 tầng, 1 tầng mái Trong đó mặt bằng các tầng của công trình được tổ chức như sau:
Tầng Diện tích sàn Công năng
Tầng mái 415 m 2 Tầng mái không sử dụng
Công trình được thiết kế với các phòng ban và hệ thống di chuyển đối xứng hai bên trục nhà, thông qua sảnh chính ở giữa, nhằm tối ưu hóa năng suất làm việc và tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển của con người trong tòa nhà.
Phương án thiết kế kết cấu công trình
- Hệ móng công trình sử dụng kết cấu móng cọc chống vào lớp đất tốt dựa theo báo cáo địa chất
Căn cứ vào tính chất sử dụng, quy mô và tải trọng công trình, nhịp khung có kích thước điển hình theo phương dọc nhà là 3,8m, với bước khung lớn nhất là 6,6m và tổng số tầng của tòa nhà là 5 tầng, mỗi tầng cao 3,6m Thiết kế kết cấu sử dụng hệ khung BTCT đổ toàn khối kết hợp các dầm chính, phụ, nhằm tăng độ cứng tổng thể tại các tầng, chịu lực phân bố từ các tường xây trên sàn và tăng độ cứng công trình theo phương ngang, đáp ứng yêu cầu kiến trúc.
Các cột được thiết kế với kích thước tiết diện đồng nhất theo chiều cao, đảm bảo không thay đổi mác bêtông để phù hợp với khả năng chịu lực và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công.
Hệ thống kỹ thuật chính trong công trình
Các phòng và hệ thống giao thông chính được thiết kế để tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên thông qua cửa kính bên ngoài Bên cạnh đó, hệ thống chiếu sáng nhân tạo cũng được lắp đặt hợp lý, đảm bảo chiếu sáng đầy đủ cho tất cả các khu vực cần thiết.
Tuyến điện trung thế 15 KV được lắp đặt ngầm dưới đất và kết nối với trạm biến thế của công trình Để đảm bảo nguồn điện liên tục, công trình còn trang bị một máy phát điện Diesel dự phòng Khi nguồn điện chính bị mất vì lý do nào đó, máy phát điện này sẽ cung cấp điện cho các nhu cầu thiết yếu của công trình.
+ Các hệ thống phòng cháy, chữa cháy
+ Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ
+ Biến áp điện và hệ thống cáp, hệ thống thang máy c Hệ thống điện lạnh và thông gió
- Sử dụng hệ thống điều hoà không khí cho từng căn hộ và sử dụng thông gió tự nhiên d Hệ thống cấp thoát nước
- Hệ thống cấp nước sinh hoạt :
Nước từ hệ thống cấp nước chính của thành phố được thu nhận vào bể ngầm ở tầng hầm của công trình và sau đó được bơm lên téc nước trên mái Quá trình bơm được điều khiển hoàn toàn tự động, giúp nước từ téc trên mái chảy qua các ống đến vị trí cần thiết trong công trình.
- Hệ thống thoát nước và sử lý nước thải công trình:
Nước mưa từ mái công trình, ban công và logia, cùng với nước thải sinh hoạt, được thu thập qua sê-nô và dẫn về bể xử lý nước thải Sau khi được xử lý, nước sẽ được thoát ra và đưa vào ống thoát chung của thành phố Bên cạnh đó, hệ thống phòng cháy chữa cháy cũng được đảm bảo để tăng cường an toàn cho công trình.
Thiết bị phát hiện báo cháy được lắp đặt tại mỗi tầng và phòng, cũng như ở các khu vực công cộng, nhằm đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình Mạng lưới báo cháy được trang bị đồng hồ và đèn báo, giúp phòng quản lý và bảo vệ nhận tín hiệu kịp thời khi phát hiện cháy, từ đó nhanh chóng kiểm soát và khống chế hoả hoạn.
Nước được cung cấp từ bể nước PCCC và bể nước sinh hoạt ở tầng hầm, cũng như từ téc nước trên mái Hệ thống cứu hỏa bao gồm máy bơm xăng lưu động và các thiết bị như bình cứu hỏa khô, đèn báo các cửa thoát hiểm và đèn báo khẩn cấp được lắp đặt tại tất cả các tầng.
Cửa vào lồng thang bộ thoát hiểm được trang bị loại tự sập để ngăn khói xâm nhập Trong lồng thang, có hệ thống điện chiếu sáng tự động và hệ thống thông gió động lực được thiết kế để hút gió ra khỏi buồng thang máy, giúp chống ngạt hiệu quả.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TH.S LÊ THỊ THANH HÀ
SINH VIÊN THỰC HIỆN : LƯƠNG VĂN DŨNG
- LẬP CÁC MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG
- THIẾT KẾ SÀN TẦNG TẦNG ĐIỂN HÌNH
- THIẾT KẾ CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH
- THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC C
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ NHÀ NHIỀU TẦNG
Lựa chọn vật liệu
Vật liệu xây dựng cần đảm bảo cường độ cao, trọng lượng nhẹ và khả năng chống cháy tốt Đối với các công trình nhà cao tầng, việc sử dụng những loại vật liệu này giúp giảm đáng kể tải trọng của công trình, bao gồm cả tải trọng đứng và tải trọng ngang do lực quán tính.
Vật liệu có tính biến dạng cao Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ sung cho tính năng chịu lực thấp
Vật liệu có tính thoái biến thấp: có tác dụng rất tốt khi chịu các tải trọng lặp lại (động đất, gió bão)
Vật liệu có tính liền khối cao rất hiệu quả khi chịu tải trọng lặp lại, giúp ngăn chặn sự tách rời giữa các bộ phận của công trình.
Vật liệu dễ chế tạo và giá thành hợp lí
Hiện nay, tại Việt Nam, vật liệu bê tông cốt thép và thép đang trở thành lựa chọn phổ biến của các nhà thiết kế cho các kết cấu nhà cao tầng.
Hình dạng công trình và sơ đồ bố trí kết cấu
2.2.1 Sơ đồ mặt bằng, sơ đồ kết cấu
Nhà cao tầng nên có mặt bằng đơn giản, ưu tiên các hình dạng đối xứng Nếu không thể, công trình cần được chia thành các phần khác nhau, mỗi phần nên giữ hình dạng đơn giản để đảm bảo tính thẩm mỹ và chức năng.
Các bộ phận chịu lực chính của nhà cao tầng, như vách lõi, cần được bố trí đối xứng để đảm bảo tính ổn định Nếu không thể bố trí vách lõi một cách đối xứng, cần áp dụng các biện pháp đặc biệt để chống xoắn cho công trình theo phương đứng.
Hệ thống kết cấu cần được thiết kế để đảm bảo rằng trong mọi trường hợp tải trọng, sơ đồ làm việc của các kết cấu phải rõ ràng và mạch lạc, giúp truyền tải lực một cách nhanh chóng và hiệu quả tới móng công trình.
Tránh sử dụng các sơ đồ kết cấu có cánh mỏng và kết cấu dạng công xon theo phương ngang, vì những loại kết cấu này dễ bị tổn hại khi chịu tác động của động đất và gió bão.
2.2.2 Theo phương đứng Độ cứng của kết cấu theo phương thẳng đứng cần phải được thiết kết giảm dần lên phía trên
Cần tránh thay đổi đột ngột độ cứng của hệ kết cấu, như việc thực hiện thông tầng, giảm cột, hoặc thiết kế dạng hẫng chân và giật cấp.
Trong các trường hợp đặc biệt, người thiết kế cần thực hiện các biện pháp tích cực để gia cố cấu trúc, nhằm ngăn chặn sự hư hại tại những khu vực yếu.
Lựa chọn giải pháp kết cấu
2.3.1 Cơ sở để tính toán kết cấu
- Căn cứ vào: Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình Được sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn
Em lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối để thiết kế cho công trình
2.3.2 Hệ kết cấu chịu lực
Công trình gồm có 5 tầng, chiều cao tính từ cốt 0,00 đến đỉnh mái tum là 21 m Mặt bằng công trình hình hình chữ nhật
Hệ kết cấu khung bê tông cốt thép kết hợp với dầm sàn toàn khối là phương pháp tính toán chính cho công trình cầu, đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả.
Phương pháp tính toán hệ kết cấu
Tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn dựa vào phần mềm Etabs V18.1.1
Tải trọng
Tải trọng trên sàn bao gồm trọng lượng bản thân của kết cấu và các tải trọng tác dụng như thiết bị và thiết bị vệ sinh Tất cả các tải trọng này được quy đổi và phân bố đều trên diện tích của ô sàn.
Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tường bao trên dầm, tường ngăn
…, coi phân bố đều trên dầm
Tải trọng gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95, trong đó tải trọng gió tĩnh được tính toán dựa trên tác động tại tâm hình học của từng sàn.
Nội lực và chuyển vị
Để xác định nội lực và chuyển vị trong kết cấu, chương trình Etabs V18.1.1 là một công cụ mạnh mẽ và phổ biến hiện nay, được ứng dụng rộng rãi trong tính toán kết cấu công trình.
Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng.
Tổ hợp nội lực và tính toán cốt thép
Phần mềm phân tích nội lực : Etabs, Safe
Phần mềm tính toán cốt thép : Excel, Ketcausoft.
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN SƠ BỘ CHO CÁC CẤU KIỆN
Sơ bộ kích thước sàn tầng điển hình, tầng mái
Hệ dầm nhịp B-C các khung trục
Nhịp dầm lớn nhất là: l d 6 6 m
Hệ dầm nhịp trục A-B
Nhịp dầm lớn nhất là: l d 2.1m
Các dầm theo phương dọc nhà
Nhịp dầm lớn nhất là l d 3.8m
Chọn sơ bộ kích thước cột
Ta có công thức xác định tiết diện sơ bộ cột :
A – Diện tích tiết diện cột
N – Lực nén được tính toán gần đúng theo công thức: Nm s q.F a
Diện tích mặt sàn (Fa) truyền tải trọng lên cột được xác định bằng số sàn phía trên (ms) và tải trọng tương đương (q), tính trên mỗi mét vuông mặt sàn Tải trọng này bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời trên bản sàn, cùng với trọng lượng của dầm và cột, được phân bố đều trên sàn Để đơn giản hóa tính toán, theo kinh nghiệm, chúng ta thường sử dụng giá trị tải trọng phân bố đều là q = 12 (kN/m²).
Rb – Cường độ chịu nén của vật liệu, bêtông có cấp bền B25 có R bn 14 MPa k: Hệ số k 0,9 1,1: chịu nén đúng tâm k 1,2 1,5 : chịu nén lệch tâm
- Diện truyền tải lớn nhất là:
- Bê tông cột sử dụng bêtông cấp bền B25 có R b 14.5MPa14500kN m/ 2
- Chọn sơ bộ tiết diện cột : 220x400mm
- Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh
Kích thước cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh được hạn chế:
, đối với cột nhà 0 b 31 l0 : Chiều dài tính toán của cấu kiện, đối với cột đầu ngàm đầu khớp: l0 = 0,7l
- Diện truyền tải lớn nhất là:
- Bê tông cột sử dụng bêtông cấp bền B25 có R b 14.5MPa14500kN m/ 2
- Chọn sơ bộ tiết diện cột : 220x500mm
- Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh
Kích thước cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh được hạn chế:
, đối với cột nhà 0 b 31 l0 : Chiều dài tính toán của cấu kiện, đối với cột đầu ngàm đầu khớp: l0 = 0,7l Cột biên tầng 1-5 có l 0 3.6.0,72.52(m) 0 2,52 0
- Diện truyền tải lớn nhất là:
- Bê tông cột sử dụng bêtông cấp bền B25 có R b 14.5MPa14500kN m/ 2
- Chọn sơ bộ tiết diện cột : 220x300mm
- Kiểm tra điều kiện cột về độ mảnh
Kích thước cột phải đảm bảo điều kiện ổn định Độ mảnh được hạn chế:
, đối với cột nhà 0 b 31 l0 : Chiều dài tính toán của cấu kiện, đối với cột đầu ngàm đầu khớp: l0 = 0,7l Cột biên tầng 1-5 có l 0 3.6.0,72.52(m) 0 2,52 0
Vậy cột đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định.
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN CÔNG TRÌNH
Tĩnh tải tác dụng lên công trình
4.1.1 Tĩnh tải sàn và hoạt tải sàn
Tĩnh tải sàn bao gồm trọng lượng bản thân của sàn BTCT và trọng lượng các lớp cấu tạo sàn, được tính toán tự động dựa trên vật liệu và chiều dày Các lớp được xác định dựa trên đặc điểm từng ô sàn, từ đó tạo ra bảng tĩnh tải cho các loại ô sàn Hoạt tải sàn được xác định theo tiêu chuẩn 2737-1995.
Bảng 4.1 Tĩnh tải sàn tầng điển hình
Các lớp hoàn thiện sàn
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 0.77
HT Hoạt tải phòng học 2 1.2 2.4
Các lớp hoàn thiện sàn
Chiều dày lớp TT tiêu chuẩn
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 0.77
HT Hoạt tải hành lang 3 1.2 3.6
Các lớp hoàn thiện sàn
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 0.98
HT Hoạt tải vệ sinh, phòng tắm 2 1.2 2.4
Các lớp hoàn thiện sàn
Chiều dày lớp TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 3.30
Các lớp hoàn thiện sàn
Chiều dày lớp TT tiêu chuẩn
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Hệ thống kỹ thuật, trần thạch cao, mái tôn lợp phía trên… 0.5 1.2 0.6
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 0.83
HT Hoạt tải mái không sử dụng 0.75 1.3 0.975
HT Hoạt tải bể chứa nước 10kN/m3
Tĩnh tải dầm, cột, do máy tính tự dồn dựa trên vật liệu và tiết diện
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ 21
Trọng lượng riêng TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn tương ứng với HS vượt tải 1.1 4.60
Chiều cao tường Hệ số lỗ cửa TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán m kN/m kN/m
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ
Các lớp Chiều dày Trọng lượng riêng TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Trọng lượng riêng tiêu chuẩn tương ứng với HS vượt tải 1.1 2.62
Chiều cao tường Hệ số lỗ cửa TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán m kN/m kN/m
Bảng 4.2 Tĩnh tải tường xây
Xác định tải trọng gió
- Công trình có chiều cao tính từ cốt tự nhiên đến sàn mái là +21m
Xác định áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió:
Căn cứ vào vị trí xây dựng công trình tại Tp Thanh Hóa – Thanh Hóa
- Căn cứ vào TCVN 2737-95 về tải trọng và tác động (Tiêu chuẩn thiết kế )
Ta có địa điểm xây dựng thuộc vùng III-B có W0 = 1.25 kN/m 2
Căn cứ vào độ cao của công trình, các tiêu chuẩn thiết kế
- Công trình có chiều cao tính từ cốt tự nhiên đến sàn mái là +21m
Xác định áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió:
Căn cứ vào vị trí xây dựng công trình tại Tp Thanh Hóa
- Căn cứ vào TCVN 2737-95 về tải trọng và tác động (Tiêu chuẩn thiết kế )
Ta có địa điểm xây dựng thuộc vùng III-B có W0 = 1.25 kN/m 2
Căn cứ vào độ cao của công trình, các tiêu chuẩn thiết kế Thành phần gió tĩnh
Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió được xác định theo công thức:
Giá trị tính toán của phần gió tĩnh được xác định theo công thức: tt
+ γ: hệ số độ tin cậy, γ = 1,2
Công trình tọa lạc tại ngoại thành phố Hải Phòng, nằm trong vùng áp lực gió II-A với giá trị W0 = 0,95 (kN/m²) theo bản đồ phân vùng gió phụ lục D và điều 6.4 TCVN 2737-1995, thuộc dạng địa hình B.
+ k - hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5-TCVN-2737-95 + C-hệ số khí động lấy theo bảng 6-TCVN-2737-95
Thành phần gió tĩnh tác động theo phương OX và OY được coi là lực phân bố đều trên các mức sàn của các tầng Công thức tính lực phân bố cho tầng i là qiđ = Wiđ tt.hi (KN/m) và cho tầng h là qih = Wih tt.hi (KN/m).
Trong đó: hi : tổng chiều cao tầng phía trên và phía dưới mức sàn
Wiđ tt : giá trị tính toán thành phần tĩnh gió đẩy
Giá trị tính toán cho thành phần tĩnh gió hút (qih) và gió đẩy (qiđ) là rất quan trọng trong thiết kế công trình Tải trọng gió qui về được phân bố đều tại mức sàn các tầng phía gió đẩy và gió hút Đặc biệt, cao độ mức sàn (zi) cần được xác định so với cos tự nhiên để đảm bảo tính chính xác trong các tính toán.
Cao độ nhà so với cốt thiên nhiên (m)
Hệ số áp lực k (tra bảng)
Tải trọng tiêu chuẩn mặt đón gió
Tải trọng tiêu chuẩn mặt hút gió
Tải trọng tính toán mặt đón gió
Tải trọng tính toán mặt hút gió
Tổ hợp nội lực tính toán
Các tải trọng tính toán đã được xác định và nhập vào mô hình công trình trong phần mềm Etabs- v18.0.1 Quá trình tính toán nội lực và báo cáo kết quả được thực hiện tự động bởi máy tính.
+ TT : Tĩnh tải (Bao gồm SW + TTG + TTS)
+ GX+ : Gió phương X theo chiều dương
+ GY+ : Gió phương Y theo chiêu dương
+ GX- : Gió phương X theo chiều âm
+ GY- : Gió phương Y theo chiêu âm
COMBO1: TT + HT COMBO 6: TT + 0.9(HT +GY+)
COMBO 2: TT + GX+ COMBO 7: TT + 0.9(HT +GX+)
COMBO 3: TT + GY+ COMBO 8: TT + 0.9(HT +GX-)
COMBO 4: TT + GX- COMBO 9: TT + 0.9(HT +GY-)
Mô hình tính toán
Mặt bằng kết cấu tầng 2 Mặt bằng kết cấu tầng 3-5
Mặt bằng kết cấu tầng mái Mặt bằng kết cấu tầng tum
Tải trọng các lớp cấu tạo sàn (SDL)
Tải trọng tường xây (TTG)
I Kiểm tra độ cứng tổng thể của công trình
Chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu nhà cao tầng theo phương pháp đàn hồi phải đáp ứng điều kiện f / H ≤ 1 / 500 đối với kết cấu khung bê tông cốt thép Ở đây, f là chuyển vị ngang tại đỉnh kết cấu, và H là chiều cao của công trình.
Từ mô hình tính toán Etabs, chúng ta xác định được chuyển vị ngang lớn nhất tại các đỉnh cột của công trình, qua đó tìm ra chuyển vị lớn nhất tại tầng mái.
Chuy ể n v ị ngang l ớ n nh ấ t t ạ i t ầ ng mái c ủ a công trình
Chuyển vị lớn nhất đó có giá trị Uy= 36,722(mm)
Do công trình thuộc loại kết cấu khung BTCT nên: f/H ≤ 1/500=2.10 -3
Vì vậy công trình đảm bảo điều kiện độ cứng.
THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
Xác định sơ đồ tính và nội lực
Sử dụng phần mềm SAFE V16 tính toán thép sàn
Tính toán cho các dải strips sàn có bề rộng b=1m, ta tính toán cho dải strip như một dầm liên tục chịu uốn
Nội lực Strip theo phương X
Nội lực dải Strips theo phương Y
Tính toán cốt thép cho các ô sàn
5.3.1 Tính toán dải Strips theo phương X ( lấy dải SA16 tính toán chi tiết)
- Tính cho dải strips SA16 có kích thước bxh= 1000x120
Vật liệu: Bê tông B25 và nhóm thép CB-240T:
Tính c ố t thép ch ị u mô men d ươ ng
Chiều cao làm việc của bản: h0 = h – a = 120 – 15 = 105 (mm)
Tính c ố t thép ch ị u mô men âm M =-7.1 KN.m
Chiều cao làm việc của bản: h0 = h – a = 100 – 15 = 105 (mm)
Tổng hợp kết quả tính ta được bảng sau:
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ 35
TÍNH TOÁN CỐT THÉP SÀN I.Vật liệu sử dụng:
Bê tông cấp độ bền: B25 có: b2 = 1
Cốt thép dọc nhóm: CB240T có: Rs= 210 Mpa
II.Tính toán thép sàn:
Tầng Strip Vị trí M b h a ho
As Chọn thép As(chọn)
KT As kNm mm mm mm mm cm2 đk kc cm2
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ 37
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ 39
TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO KHUNG TRỤC 3
Tính cột khung trục
Bảng tổ hợp tính toán (Các bảng tổ hợp NL cột và phần phụ lục)
TCVN 5574 - 2018: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
Hồ sơ kiến trúc công trình
Khi tính toán thép cho các công trình không gian, cần phải xem xét giá trị nội lực do tải trọng hai phương tác động, bao gồm mômen, lực dọc và lực cắt Do đó, thép cột phải được tính toán dựa trên giá trị nội lực nguy hiểm được tổ hợp từ hai yếu tố này.
Nội lực trong tính toán thép dọc bao gồm mômen và lực dọc, trong khi lực cắt được sử dụng để tính toán cốt ngang Khi bê tông cột có khả năng chịu cắt đầy đủ, cốt đai chỉ cần được bố trí theo yêu cầu cấu tạo.
Phương pháp gần đúng được sử dụng để tính toán cốt thép bằng cách chuyển đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương Nguyên tắc của phương pháp này được quy định trong tiêu chuẩn BS 8110 của Anh và ACI 318 của Mỹ, áp dụng cho tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng cần được tuân thủ nghiêm ngặt.
- Tỷ số phải thỏa mãn điều kiện: 0,5 < < 2, cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn
- Tiết diện chịu nén N, mômen uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên , Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính được hệ số Mômen gia tăng :
, Điều kiện đưa về tính toán theo phương x hoặc theo phương y được cho trong bảng sau:
Bảng 7.1 Bảng điều kiện tính toán cột theo phương x, y
Mô hình Theo phương x Theo phương y Điều kiện x 1 y 1 x y
Kí hiệu h = Cx, b = Cy h = Cy, b = Cx
Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là a, tính ho = h - a; Z = h - 2a chuẩn bị các số liệu
Rn, Ra, Ra’, như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng
Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ là a, tính ho = h - a; Z = h - 2a chuẩn bị các số liệu
Rb, Rs, Rsc, như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng
Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo:
Khi tính mô men tương đương để chuyển đổi nén lệch tâm xiên sang nén lệch tâm phẳng, cần xác định độ lệch tâm hình học và độ lệch ngẫu nhiên Độ lệch ngẫu nhiên được tính bằng công thức ea = max(2cm, h/30) Đối với kết cấu siêu tĩnh, độ lệch tâm ban đầu được xác định là e0 = max(e1, ea) Cuối cùng, độ lệch tâm tổng thể được tính bằng e = e0 + 0,5h - a.
Dựa vào độ lệch tâm và giá trị, có thể phân biệt các trường hợp tính toán Trường hợp 1 là nén lệch tâm rất nhỏ, dẫn đến việc tính toán gần như tương đương với nén đúng tâm.
- Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e:
- Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
- Khi 14 lấy = 1; khi 14 M1 = Mx1 = Mx = 119,38 (kN.m) ; M2 = My1 = My = 1,07.-0,24 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Độ lệch ngẫu nhiên được tính toán như sau: eax = max(2cm, h/30) = max(2cm, 50/30) = 2 cm (20 mm) và eay = max(2cm, b/30) = max(2cm, 22/30) = 2 cm (20 mm) Tổng độ lệch ea được xác định bằng công thức ea = eax + 0,2eay = 20 + 0,2 * 20 = 24 mm Đây là độ lệch tâm ban đầu cho kết cấu siêu tĩnh.
M M M M ng ngy 0, 2 ngx e e e e0 = max(e1, ea) = 112,7 mm ta có : 0 112, 7 0, 26 0,3 o 450 e
Nên xảy ra trường hợp lệch tâm rất bé TH1 Coi như là đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e:
Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:
Diện tích cốt thép được tính theo công thức:
b, Tính toán cặp nội lực Mxmax-Ntu
N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Tiết diện cột: bxh = 220x500 (mm)
Phải tính ảnh hưởng uốn dọc với phương y
Giả thiết hàm lượng cốt thép cột là 1,2%, mô men quán tính toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện là:
Hệ số L xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:
Xác định độ cứng của cấu kiện:
Lực tới hạn quy ước
Hệ số ảnh hưởng lực dọc 1 1 1, 05
nên ta tính toán theo phương x
=>M1 = Mx1 = Mx = 170 (kN.m) ; M2 = My1 = My = 1.05.-0,1 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Độ lệch ngẫu nhiên được tính toán như sau: eax = max(2cm, h/30) = max(2cm, 50/30) = 2 cm (20 mm) và eay = max(2cm, b/30) = max(2cm, 22/30) = 2 cm (20 mm) Tổng độ lệch ngẫu nhiên ea = eax + 0,2eay = 20 + 0,2 * 20 = 24 mm Đối với kết cấu siêu tĩnh, độ lệch tâm ban đầu e0 = max(e1, ea) = 219,95 mm Cuối cùng, độ lệch tâm được tính là e = e0 + 0,5h - a = 219,95 + 0,5 * 500 - 25 = 4,95 mm.
h đồng thời x 1 2 1 9 , 9 5 R h o 0 , 5 3 3 4 5 0 2 3 9 , 8 5 Khi đồng thời Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn
Tính A st theo công thức:
Với hệ số k = 0,4 c, Tính toán cặp nội lực Mymax-Ntu
N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Tiết diện cột: bxh = 220x500 (mm)
Phải tính ảnh hưởng uốn dọc với phương y
Giả thiết hàm lượng cốt thép cột là 1,2%, mô men quán tính toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện là:
Hệ số L xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:
Xác định độ cứng của cấu kiện:
Lực tới hạn quy ước
Hệ số ảnh hưởng lực dọc 1 1 1, 06
nên ta tính toán theo phương y
=>M1 = My1 = My = 1,06.15,6(kN.m) ; M2 = Mx1 = Mx ",4 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Độ lệch ngẫu nhiên được tính toán với công thức eax = max(2cm, h/30) = max(2cm, 50/30) = 2 cm (20 mm) và eay = max(2cm, b/30) = max(2cm, 22/30) = 2 cm (20 mm) Tổng độ lệch ea được xác định là ea = eay + 0,2eax = 20 + 0,2 * 20 = 24 mm Đối với độ lệch tâm ban đầu trong kết cấu siêu tĩnh, ta có e0 = max(e1, ea) = 26,9 mm.
Nên xảy ra trường hợp lệch tâm rất bé TH1 Coi như là đúng tâm
Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e:
Diện tích cốt thép được tính theo công thức:
Kết quả tính toán cốt thép dọc cho cặp nội lực Mxmax-Ntu cho thấy diện tích cốt thép lớn nhất là As = 24,15 cm2 Do đó, chúng ta sẽ chọn As = 24,15 cm2 để bố trí cốt thép cho cột C46 tại tầng 1 Tiến hành kiểm tra hàm lượng cốt thép.
Kết quả phân tích mô hình trong ETABS và bảng tổ hợp nội lực bằng Excel cho thấy tính đáng tin cậy của dữ liệu Dựa trên đó, chúng tôi đã xác định được 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất tại chân cột, như được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 7.2 Bảng giá trị nội lực cột C18 tầng 1
Vị trí Cặp nội lực Tổ hợp tính toán
B (m) H (m) N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Ntu TT+ GX- -195.1 -0.4 -13.7 a, Tính toán cặp nội lực Nmax-Mtu
N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Tiết diện cột: bxh = 220x300 (mm)
Chiều dài tính toán cột:
Phải tính ảnh hưởng uốn dọc với phương y
Giả thiết hàm lượng cốt thép cột là 1,2%, mô men quán tính toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện là:
L xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:
Xác định độ cứng của cấu kiện:
Lực tới hạn quy ước
Hệ số ảnh hưởng lực dọc 1 1 1, 27
C C nên ta tính toán theo phương x
=>M1 = Mx1 = Mx = 34,4 (kN.m) ; M2 = My1 = My = 1,27.-0,07 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Độ lệch ngẫu nhiên được tính toán như sau: eax = max(2cm, h/30) = 2 cm và eay = max(2cm, b/30) = 2 cm, dẫn đến ea = eax + 0,2eay = 24 mm Đối với độ lệch tâm ban đầu trong kết cấu siêu tĩnh, ta có e0 = max(e1, ea) = 87,2 mm Cuối cùng, độ lệch tâm được tính bằng công thức e = e0 + 0,5h - a, với các giá trị cụ thể là 0,35, 0,3 và 250, cho ra kết quả e = 250 e.
h đồng thời x 1 1 2 6 R h o 0 , 5 3 3 2 5 0 1 3 3, 2 5 Khi đồng thời Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn Tính A st theo công thức:
Với hệ số k = 0,4 b, Tính toán cặp nội lực Mxmax-Ntu
N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Tiết diện cột: bxh = 220x300 (mm)
Chiều dài tính toán cột:
Phải tính ảnh hưởng uốn dọc với phương y
Giả thiết hàm lượng cốt thép cột là 1,2%, mô men quán tính toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện là:
Hệ số L xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:
Xác định độ cứng của cấu kiện:
Lực tới hạn quy ước
Hệ số ảnh hưởng lực dọc 1 1 1, 29
C C nên ta tính toán theo phương x
=>M1 = Mx1 = Mx = 38(kN.m) ; M2 = My1 = My =1,29 0,05 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với x 1 1 1 6 m m h 0 3 0 0 m m
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Độ lệch ngẫu nhiên được tính toán như sau: eax = max(2cm, h/30) = 2 cm và eay = max(2cm, b/30) = 2 cm, dẫn đến ea = eax + 0,2eay = 24 mm Đối với độ lệch tâm ban đầu trong kết cấu siêu tĩnh, giá trị e0 được xác định là max(e1, ea) = 103,1 mm.
M M M M ng ngy 0, 2 ngx e e e Độ lệch tâm: e = e0 + 0,5h - a 3,1+0,5.300-25"8,1 mm ta có : 0
Khi đồng thời Tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn Tính A st theo công thức:
Với hệ số k = 0,4 c, Tính toán cặp nội lực Mymax- Ntu
N (kN) Mx(kN.m) My(kNm)
Tiết diện cột: bxh = 220x500 (mm)
Chiều dài tính toán cột:
Phải tính ảnh hưởng uốn dọc với phương y
Giả thiết hàm lượng cốt thép cột là 1,2%, mô men quán tính toàn bộ cốt thép dọc đối với trọng tâm tiết diện ngang của cấu kiện là:
Hệ số L xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn:
Xác định độ cứng của cấu kiện:
Lực tới hạn quy ước o 0,30 e
Hệ số ảnh hưởng lực dọc 1 1 1,12
nên ta tính toán theo phương y
=>M1 = My1 = My = 1,12.15,6(kN.m) ; M2 = Mx1 = Mx ",4 (kN.m);
Tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng
Chiều cao vùng bêtông chịu nén:
Hệ số chuyển đổi mo: Với x 1 4 4 m m h 0 1 8 0 m m
Tính mô men tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng):
b kN.m Độ lệch tâm hình học:
Tính toán dầm khung
Biểu đồ bao moment dầm khung
Biểu đồ bao lực cắt dầm khung
GVHD: TH.S LÊ THỊ THANH HÀ
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC CHO DẦM
TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2
TT HT GX GX- GY GY- M max M min M tư M max M min M tư
Q tư Q tư Q max Q tư Q tư Q max
Bảng tổ hợp nội lực cho dầm : (đơn vị Q: KN, M: kN.m)
TCVN 5574-2012: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
Hồ sơ kiến trúc công trình
Cấp độ bền bê tông B25 có: R b 14,5MPa R; bt 1,05MPa E; b 30.10 3 MPa
Thép dọc chịu lực nhóm CB-400V có:R s 350MPa R; sw 350MPa E; s 21.10 4 MPa
Thép bản, thép đai nhóm CB-240T có:R s 210MPa R; sw 170MPa E; s 21.10 4 MPa
6.2.3.1Với tiết diện chịu mômen dương
Cánh nằm trong vùng nén nên bể rộng tính theo công thức f df f b 2 s. b
Trong đó sf thoả mãn điều kiện sau: 1 1
Xác định vị trí trục trung hoà M f R b b f h f h 0 ,0 5 h f
Khi M M f trục trung hoà đi qua cánh lúc này ta tính theo tiết diện hình chữ nhầt có bể rộng bf được xác định như công thức trên
Tính theo công thức 1 12. m và được kiểm tra theo điều kiện:
khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi
khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo
đựơc tính theo công thức 0,5.1 12.m
As được tính theo công thức
Khi M M f : trục trung hoà qua sườn, tính theo tiết diện chữ T
mđược tính theo công thức
Tính theo công thức 1 12. m và được kiểm tra theo điều kiện:
khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi
khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo
As tính theo công thức s f f b b s R h b b R x b
Với tiết diện chịu mômen âm
Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua ta tính theo tiết diện hình chữ nhật bxh
6.2.4Tính toán cốt thép đoạn dầm B44 (tầng 2)
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực Tầng Phần tử
Mặt cắt 1-1 (gối) 2-2 (nhịp) 3-3 (gối)
Bảng 7.3 Bảng giá trị nội lực dầm B44
6.2.4.1Mặt cắt 1-1 của đoạn dầm B44
Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán theo tiết diện chữ nhật: 220x550 mm Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 55 5 50 cm
Hàm lượng cốt thép: min max
Cánh nằm trong vùng nén nên bề rộng tính theo công thức f dc f b 2 s. b
Trong đó sf thoả mãn điều kiện sau:
Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 55 5 50 cm
Xác định vị trí trục trung hoà
M f k N m k N m nên trục trung hoà đi qua cánh ta tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật có kích thước là b h f dc 1420 550 mm
Hàm lượng cốt thép: min max
Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán theo tiết diện chữ nhật: 220x550 mm Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 55 5 50 cm
Hàm lượng cốt thép: min max
Tổng hợp kết quả tính toán dầm khung ta được bảng sau:
- Thép dọc: CB400-V R bt = 1.05 MPa R sc = 350 MPa
- Thép đai: CB240-T R sw = 170 MPa
- Tính toán cốt thép kép theo giới hạn A = 0.35
(cm) (cm) (cm) (kNm) (kNm) (kN) (cm 2 ) (cm 2 ) (cm 2 /m)
TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH CỐT THÉP DẦM
Tính toán cốt đai
Với h = 550mm, chọn đai Φ6, a sw= 28,3mm 2 ; vì b = 220 chọn đai 2 nhánh (n=2),
1.Kiểm tra điều kiện để bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất chính Q
VP: 0,3.14,5.220.500 = 379500 N = 379,5 kN > Q = 156kN Vậy điều kiện thỏa mãn, bê tông không bị nén vỡ bởi ƯS nén chính
2.Kiểm tra điều kiện tính toán: Q 0,75R bt bh
VP = 0,75.1,05.220.500 = 74250N = 72,25 kN < Q = 156 kN Bê tông không đủ khả năng chịu cắt, phải tính toán cốt đai
Lực cắt mà một lớp cốt đai phải chịu qsw = Q 2 /(4,5R btbh0 2) = 155360 2 /(4,5.1,05.220.500 2 ) = 108,36 (N/mm)
Giá trị c0 cần thỏa mãn điều kiện: h0 ≤ C0 ≤ 2h0
Khi đó giá trị qsw được lấy như (3)
Thay giá trị C0 vào điều kiện tổng quát: Q Qb + 0,75Q sw
Khoảng cách các cốt đai tính toán là w w w
Tính toán neo, nối cốt thép
Độ dài đoạn neo cốt thép là: 350
Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bê tông chịu nén nên
20.22 440 an an l mm và l an l * 200 mm Độ dài đoạn neo phải thoả mãn:
Vậy chọn chiều dài đoạn neo Lan = 800 mm
Chiều dài đoạn neo thanh thép đường kính 22 Lan = 880 mm => Lan = 880 mm Tổng hợp kết quả tính dầm khung trục được thể hiện ở phục lục tính toán
tt ct bt s mm s s h mm mm s R bh mm
TÍNH DẦM DỌC TRỤC C TẦNG 2
Cơ sở tính toán
Bảng tổ hợp nội lực cho dầm : (đơn vị Q: KN, M: kN.m)
TCVN 5574-2012: Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
Hồ sơ kiến trúc công trình.
Nhiệm vụ thiết kế
Cấp độ bền bê tông B20 có: R b 11,5MPa R; bt 0,9MPa E; b 27.10 3 MPa
Thép dọc chịu lực nhóm CB-400V có:R s 350MPa R; sw 350MPa E; s 21.10 4 MPa
Thép bản, thép đai nhóm CB-240T có:R s 210MPa R; sw 170MPa E; s 21.10 4 MPa
7.2.1.1Với tiết diện chịu mômen dương
Cánh nằm trong vùng nén nên bể rộng tính theo công thức f df f b 2 s. b
Trong đó sf thoả mãn điều kiện sau: 1 1
Xác định vị trí trục trung hoà M f R b b f h f h 0 ,0 5 h f
Khi M M f trục trung hoà đi qua cánh lúc này ta tính theo tiết diện hình chữ nhầt có bể rộng bf được xác định như công thức trên
Tính theo công thức 1 12. m và được kiểm tra theo điều kiện:
khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi
khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo
đựơc tính theo công thức 0,5.1 12.m
As được tính theo công thức
Khi M M f : trục trung hoà qua sườn, tính theo tiết diện chữ T
mđược tính theo công thức
Tính theo công thức 1 12. m và được kiểm tra theo điều kiện:
khi mômen xác định theo sơ đồ đàn hồi
khi mômen xác định theo sơ đồ khớp dẻo
As tính theo công thức s f f b b s R h b b R x b
Với tiết diện chịu mômen âm
Cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua ta tính theo tiết diện hình chữ nhật bxh
7.2.3Tính toán cốt thép dầm dọc trục C (tầng 2)
Ta thấy đoạn dầm trục C đoạn dầm trục 12-13 có nội lực lớn hơn các đoạn dầm còn lại, ta tiến hành tính toán cho đoạn dầm trục C12-C13 (B12) :
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực Tầng Phần tử
Mặt cắt 1-1 (gối) 2-2 (nhịp) 3-3 (gối)
Bảng 7.3 Bảng giá trị nội lực dầm B44
6.2.4.1Mặt cắt 1-1 của đoạn dầm B12
Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán theo tiết diện chữ nhật: 220x350 mm Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 35 5 30 cm
Hàm lượng cốt thép: min max
Cánh nằm trong vùng nén nên bề rộng tính theo công thức f dc f b 2 s. b
Trong đó sf thoả mãn điều kiện sau:
Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 35 5 30 cm
Xác định vị trí trục trung hoà
M f k N m k N m nên trục trung hoà đi qua cánh ta tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật có kích thước là b h f dc 1460 350mm
Vì As tính toán ra nhỏ hơn 0,1%, ta đặt thép cấu tạo.
Hàm lượng cốt thép: min max
Cánh nằm trong vùng kéo nên ta tính toán theo tiết diện chữ nhật: 220x550 mm Giả thiết a 0 5 cm chiều cao làm việc h 0 35 5 30 cm
Hàm lượng cốt thép: min max
Tổng hợp kết quả tính toán dầm khung ta được bảng sau:
Tính toán cốt đai
Với h = 350mm, chọn đai Φ6, a sw= 28,3mm 2 ; vì b = 220 chọn đai 2 nhánh (n=2),
1.Kiểm tra điều kiện để bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất chính Q
VP: 0,3.14,5.220.300 = 334950 N = 334,95 kN > Q = 42,7kN Vậy điều kiện thỏa mãn, bê tông không bị nén vỡ bởi ƯS nén chính
2.Kiểm tra điều kiện tính toán: Q 0,75R bt bh
VP = 0,75.1,05.220.300 = 51975N = 51,975 kN > Q = 42,7 kN Bê tông đủ khả năng chịu cắt, cốt đai đặt theo cấu tạo
Chọn Φ6a200 ở đoạn đầu dầm : L/4= 3800/40 mm
Tính toán neo, nối cốt thép
Độ dài đoạn neo cốt thép là: 350
Đồng thời do neo cốt thép trong vùng bê tông chịu nén nên
20.16 320 an an l mm và l an l * 200 mm Độ dài đoạn neo phải thoả mãn:
Vậy chọn chiều dài đoạn neo Lan = 640 mm
Chiều dài đoạn neo thanh thép đường kính 16 Lan = 640 mm => Lan d0 mm
Tổng hợp kết quả tính dầm khung trục được thể hiện ở bảng sau:
- Các chỉ tiêu tương ứng :
R bt = 1.05 MPa R sc = MPa R sw_2 = MPa
- Tính toán cốt thép kép theo giới hạn A = 0.35 b h M
(cm ) (cm ) (cm ) (cm ) (kNm ) (k Nm ) (kN) (cm 2 ) (cm 2 ) (cm 2 ) (cm 2 ) (cm 2
Tính toán và bố trí cốt thé p lớp trê n
Tính toán và bố trí cốt thép lớp dưới Tính toán và bố trí cốt thép đai
THIẾT KẾ CỐT THÉP DẦM
- Cấp độ bền bê tông :
TÍNH CẦU THANG BỘ
Cơ sở thiết kế
- Bản vẽ kiến trúc công trình
- Chương 3 – “ Tải trọng và tác động”
- TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 198:1997 Nhà cao tầng Hướng dẫn kết cấu bê tông cốt thép toàn khối
8.1.1Mặt bằng kết cấu cầu thang:
- Lựa chọn phương án kết cấu cầu thang loại không cốn
- Mặt bằng kết cấu cầu thang:
Sơ bộ chọn tiết diện
8.2.1 Chọn kích thước bậc thang
- Theo bản vẽ kiến trúc ta chọn bậc thang có kích thước bxh = (30x15)cm
8.2.2 Chọn chiều dày bản thang
- Cầu thang loại không cốn nên ta chọn hb = 12cm
8.2.3.1 Cơ sở chọn kích thước dầm
- Chọn kích thước dầm theo công thức :
+ bd ; hd là bề rộng và chiều cao dầm
+ l : chiều dài nhịp mà dầm gác lên
8.2.3.2 Kết quả chọn kích thước dầm d
- Chọn bd = 22 cm (bề rộng dầm đảm bảo đủ để tường gác lên)
- Kích thước dầm DCN : bdxhd = (22x30)cm
Tính toán các bộ phận cầu thang
8.3.1 Vật liệu sử dụng a Bê tông
Sử dụng bê tông cấp bền B25 có :
Rb= 14,5Mpa; Rbt= 1,05Mpa b Thép
- Với đường kính 10 mm dùng thép nhóm CB-400V có : Rs = 350MPa
- Với đường kính 1 0mm dùng thép nhóm CB-240-T có : Rs = 210MPa c Thông số tra bảng
+ Với bê tông cấp bền B25; cốt thép nhóm CB-240T, tra bảng phụ lục 8 – giáo trình Bê tông cốt thép , ta được : αR = 0,427; R = 0,618
8.3.2Tính toán bản thang: a Tải trọng mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2
Các lớp hoàn thiện sàn
Chiều dày lớp TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
- Bản làm việc 1 phương với tt l 3300 l 3704(mm) cos 0,89
- Cắt dải bản rộng 1m theo phương làm việc của bản b Tải trọng tác dụng vào bản thang
- Tải trọng tác dụng vào bản thang được tính toán trong chương 3- “ Tải trọng và tác động” , kết quả như sau :
+ Tĩnh tải tác dụng vào bản thang : gb = 7,4 kN/m 2
+ Hoạt tải tác dụng vào bản thang : pb = 3,6 kN/m 2
- Tổng tải tác dụng lên bản : q’b = gb + pb = 7,4 + 3,6 = 11 (kN/m 2 )
- Cắt dải bản rộng 1m nên tải trọng phân bố trên 1m dài là q’b = 11 kN/m
- Tải trọng vuông góc với bản thang : qb = q’b cosα 0,89 = 9,79 kN/m c Tính toán nội lực bản thang
d Tính toán và bố trí cốt thép
- Chọn lớp bảo vệ : abv = 1,5 (cm) ho = h – abv = 12 – 1,5 = 10,5 (cm) m 2 2 b o
- Chọn thép 8a10 0 có As = 5,03(cm 2 )
- Kiểm tra hàm lượng thép: sc b b min max R o s
- Vậy cốt thép đã chọn là hợp lý
- Cốt thép cấu tạo chịu mô men âm: Chọn 8a100,A sc 5,03cm 2
- Cốt thép phân bố đặt cấu tạo là 6a 200
Tính toán bản chiếu nghỉ
- Xét tỷ số l2/l1 = 3,8 /1,06 > 2 => thuộc bản loại bản dầm
- Tính toán bản chiếu nghỉ là bản sàn đơn làm việc 1 phương với sơ đồ tính như hình vẽ:
- Chọn chiều dày bản chiếu nghỉ bằng chiều dày bản thang: h cm a Tải trọng tác dụng
Các lớp hoàn thiện sàn
Chiều dày lớp TT tiêu chuẩn Hệ số vượt tải
TT tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
TT tiêu chuẩn ứng với hệ số vượt tải 1.2 4.32
- Tổng tải tác dụng lên bản : q ' b g b p b 4, 41 3, 6 8, 01 kN / m 2
- Tải trọng bản trên 1m dài qb 8,01 kN / m b Tính toán nội lực
c Tính toán và bố trí cốt thép
- Chọn lớp bảo vệ : abv = 1,5 (cm) ho = h – abv = 10 – 1,5 = 8,5 (cm) m 2 2 b o
- Chọn thép 6a 20 0 có As = 1,41 (cm 2 )
- Kiểm tra hàm lượng thép: sc b b min max R o s
- Vậy cốt thép đã chọn là hợp lý
- Cốt thép cấu tạo chịu mô men âm: Chọn 6a200,A sc 1,41cm 2
- Cốt thép phân bố đặt cấu tạo là 6a 200
8.5 Tính dầm chiếu nghỉ a Sơ đồ tính
- Dầm chiếu nghỉ 1 được tính toán như 1 dầm đơn giản tựa hai đầu khớp b Tải trọng tác dụng
- Do bản thang truyền vào: 1
- Do bản chiếu nghỉ truyền vào: 2 bcn 1 l 1,2 q q 8,01 4,81 kN / m
Do bản chiếu nghỉ là bản làm việc 1 phương, tải trọng truyền vào dầm chiếu nghỉ là tải trọng hình chữ nhật
Do trọng lượng bản thân dầm:q3b.h.25.1,1 0, 22.0,30.25.1,1 1,82 kN / m
- Tổng tải trọng tác dụng lên dầm : q q1 q2 q3 q4 21, 4 kN / m c Nội lực
d Tính toán và bố trí cốt thép
- Chọn lớp bảo vệ : a = 3 (cm), ho = h - a = 30 - 3 = 27 (cm) m 2 2 R b o
- Chọn thép 2 16 có tổng As = 4,02(cm 2 ) q
- Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép chọn : sc b b min max R o s
Thép chịu mômen âm lấy cấu tạo là 2 16
- Kiểm tra điều kiện tính toán : Q max (i) b4 (1+ n)Rbt b h 2 o / C = Qbo
+ n = 0 do bỏ qua lực dọc vì rất nhỏ
+ C =2h0 khi tính cho trường hợp bất lợi nhất
- Qmax 5,31 KN < 46,77 KN Do vậy không cần tính toán cốt thép đai,chọn cốt đai theo cấu tạo
- Xác định bước đai cấu tạo (ađ):
+ Đối với đoạn đầu dầm tính từ gối tựa ra 1 đoạn Sg=1/4 lnhịp dầm (áp dụng với dầm chịu tải phân bố đều)
+ Khoảng cách cốt đai ađ được xác định như sau : ađ = min (150;0,5h)mm 150mm (áp dụng với h ≤ 450 mm)
+ Đối với đoạn giữa dầm khoảng cách cốt đai ag được xác định như sau : ag min (500 ;3/4h)mm = 225mm chọn ag = 220 mm
- Chọn cốt đai cấu tạo :
Đường kính tối thiểu của cốt thép đai thường được quy định từ 6 đến 10 mm Đối với chiều cao dầm nhỏ hơn 800 mm, đường kính cốt thép đai phải từ 8 mm trở lên, trong khi đối với chiều cao dầm lớn hơn 800 mm, yêu cầu này cũng là từ 8 mm trở lên.