Thiết kế trụ sở nhà khách và văn phòng - Lưu Trọng Duy

PHẦN II KẾT CẤU Khối lượng (50%) GVHD CHÍNH: ThS.KHỔNG TRỌNG TOÀN GVHD KẾT CẤU: ThS. KHỔNG TRỌNG TOÀN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Phân tích hệ chịu lực chính của công trình - Ta xem hệ khung chịu lực là kết cấu khung cứng là kết cấu chịu lực chính của nhà, các cấu kiện chịu lực chủ yếu là cột và xà ngang được liên kết cứng với nhau tạo thành một hệ thống khung không gian, hệ khung cứng này có khả năng tiếp thu tải trọng ngang và thẳng đứng tác động vào ngôi nhà, ngoài ra các sàn ngang cũng tham gia chịu tải trọng ngang vào các khung có độ cứng khác nhau. - Tải trọng ngang như áp lực gió tác động trực tiếp vào hệ cứng ngang rồi truyền vào hệ cứng thẳng đứng và xuống móng công trình. Đối với nhà cao tầng nội lực trong các kết cấu sinh ra chủ yếu do tải trọng ngang nên hệ các tấm thẳng đứng có vai trò quyết định bảo đảm ổn định tổng thể độ nghiêng, độ uốn của toàn bộ nhà. - Nói chung toàn bộ hệ chịu lực chính của kết cấu bên trên là hệ khung cứng, mọi tải trọng thẳng đứng, ngang sau khi truyền lên sàn, dầm dọc rồi sẽ truyền trực tiếp lên khung, sau đó thông qua hệ cột của khung thì toàn bộ tải trọng được truyền xuống móng công trình. Tính toán sàn tầng điển hình - Việc bố trí mặt bằng kết cấu của sàn phụ thuộc vào mặt bằng kiến trúc và cách sắp xếp các kết cấu chịu lực chính. - Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của chúng trên mặt bằng và tải trọng tác dụng. - Xác định sơ bộ kích thước tiết diện các bộ phận sàn dựa theo tài liệu [1]. 1.Chọn sơ bộ kích thước các tiết diện ban đầu của các cấu kiện 1.1 Kích thước tiết diện dầm - Chiều cao tiết diện dầm hd được chọn theo nhịp: với: ld: nhịp dầm đang xét; md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; + md = 8 ¸ 12 đối với dầm chính, khung 1 nhịp; + md = 12 ¸ 20 đối với dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp. - Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm Dầm Kích thước tiết diện dầm (cm) D1 D2 D3 D4 D5 30x50 20x40 20x50, 20x40 20x30 20x30 1.2.Chiều dày sàn Chiều dày bản sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng. Sơ bộ xác định chiều dày hb theo biểu thức: với: Bản loại dầm lấy m = 30 ¸ 35 và l là cạnh ngắn của bản; Bản kê 4 cạnh lấy m = 40 ¸ 45 và l = lng. Chọn m bé với bản đơn kê tự do và m lớn với bản kê liên tục; Bản consol lấy m = 10 ¸ 18; D = 0.8 ¸ 1.4 hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào hoạt tải sử dụng. Chọn hb là số nguyên theo cm, đồng thời đảm bảo điều kiện cấu tạo hb ³ hmin. Đối với sàn nhà dân dụng hmin = 6 cm. Để thuận tiện cho việc thi công sau này, ta nên thống nhất chọn một loại chiều dày bản sàn. Tính sơ bộ chiều dày sàn : Chọn : D = 0.8; m = 40; l = lng = 5(m) Thay các hệ số vào biểu thức : Þ Vậy chọn BẢNG THỐNG KÊ SỐ LIỆU Ô SÀN Số hiệu ô sàn ld (m) lng (m) Tỷ số ld/lng Loại ô bản Chiều dày bản (cm) S1 6 5 1.2 Bản kê 10 S2 6 5 1.2 Bản kê 10 S3 5 4.2 1.19 Bản kê 10 S4 5 3 1.67 Bản kê 10 S5 5 3 1.67 Bản kê 10 S6 6 5 1,2 Bản kê 10 S7 5 4.2 1.19 Bản kê 10 S8 4.2 3 1.4 Bản kê 10 S9 2.1 2 1.05 Bản kê 10 2.Xác định tải trọng - Tĩnh tải sàn gồm trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn gs = ågitc.ngi với: gitc : trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i; ngi : hệ số độ tin cậy thứ i. - Hoạt tải sàn ps=pitc.npi với: pitc : hoạt tải tác dụng lên sàn; npi : hệ số độ tin cậy của hoạt tải. 2.1.Tĩnh tải -Tĩnh tải sàn có 2 loại: sàn không chống thấm và sàn có chống thấm. 2.1.1 Sàn không chống thấm - Gồm các ô bản : S1, S2, S3, S5, S6, S7, S9 2.1.2 Sàn chống thấm (sàn khu vệ sinh) -Gồm các ô bản :S3, S7 2.2 Hoạt tải -Tra bảng theo tài liệu [2] P<200 kG/m2: np= 1.3 P³200 kG/m2: np= 1.2 2.3. Trọng lượng tường ngăn - Tính tất cả tường ngăn, sau đó nhân với hệ số kể đến lỗ cửa sổ và cửa đi. Tính theo công thức sau : - Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn : với: lt : chiều dài tường (m); ht : chiều cao tường (m); gt : trọng lượng tường; n: hệ số độ tin cậy; ld,lng: kích thước cạnh dài và cạnh ngắn ô bản có tường; gttc = 330 (kG/m2) với tường 20 gach ống; gttc = 180 (kG/m2) với tường 10 gạch ống tra theo tài liệu [3]. - Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (gtqđ) - Tất cả tường ngăn đều là tường 10 xây gạch ống, lấy gttc = 180 (kG/m2), hệ số độ tin cậy n = 1.3 : gttt = gttc x n = 234 (kG/m2). - Đối với tường có lỗãå cửa, lấy trọng lượng tường ngăn bằng 70% trọng lượng tường đặc. 3.Xác định nội lực bản sàn theo sơ đồ đàn hồi - Sàn thuộc loại bản kê khi l2/l1£ 2, bản làm việc hai phương. - Các giả thuyết tính toán: + Các ô bản kê gồm các ô bản từ S1¸S8 + Liên kết được xem là ngàm: khi bản đổ toàn khối với dầm bêtông cốt thép có hd/hb ³ 3. + Tính bản theo sơ đồ theo các ô bản đơn. + Các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm. + Tùy theo liên kết giữa các cạnh của ô bản mà lựa chọn sơ đồ tính theo các loại ô bản lập sẵn. 3.1. Xác định sơ đồ tính 3.1.1.Số liệu tính toán + Bêtông Mác 250: Rn= 110 kG/cm2, Rk= 8,8 kG/cm2. + Cốt thép nhóm CI : Ra= R’a= 2000 kG/cm2. 3.1.2.Trị số tải trọng tính toán Tải trọng tính toán toàn phần trên bản : q = gstt + ptt + gttt Kết quả tính toán tải trọng được trình bày trong bảng sau: Tuỳ theo điều kiện liên kết của bản với các dầm xung quanh (ngàm hoặc khớp) mà ta lựa chọn sơ đồ tính bản theo 11 loại ô bản lập sẵn. BẢNG SƠ ĐỒ TÍNH CỦA Ô SÀN Ô bản hbản hdầm Tỷ số hdầm/hbản Liên kết Các cạnh Sơ đồ tính (cm) (cm) S1 10 hD1 50 5 Ngàm hD1 50 5 Ngàm hD3 40 4 Ngàm hD3 40 4 Ngàm S2 10 hD1 50 5 Ngàm hD1 50 5 Ngàm hD2 40 4 Ngàm hD3 40 4 Ngàm S3 10 hD1 50 5 Ngàm hD1 50 5 Ngàm hD2 40 4 Ngàm hD3 40 4 Ngàm S4 10 hD1 50 5 Ngàm hD5 30 3 Ngàm hD3 50 5 Ngàm hD3 50 5 Ngàm S5 10 hD5 30 3 Ngàm hD1 50 5 Ngàm hD3 50 5 Ngàm hD3 50 5 Ngàm S6 10 hD1 50 5 Ngàm hD1 50 5 Ngàm hD3 40 4 Ngàm hD3 40 4 Ngàm S7 10 hD6 50 5 Ngàm hD6 50 5 Ngàm hD3 40 4 Ngàm hD3 40 4 Ngàm S8 10 hD6 60 6 Ngàm hD6 60 6 Ngàm hD4 30 3 Ngàm hD2 40 4 Ngàm S9 10 hD6 60 6 Ngàm hD6 60 6 Ngàm hD3 40 4 Ngàm hD4 30 3 Ngàm 3.1.Xác định nội lực: Sơ đồ tính toán nội lực : Các giá trị Mômen được tính toán theo các công thức: Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp: M1 = mi1.P M2 = mi2.P Mômen âm lớn nhất ở gối: MI = ki1.P MII = ki2.P Với: . P = q.ln.ld : tổng tải trọng tác dụng lên ô bản. . q = gstt + ptt + gttt . mi1, mi2, mk1, mk2 : các hệ số được xác định bằng cách tra bảng, phụ thuộc vào tỷ số ld/ln. Giả thiết : a = 2 cm ; ® ho = hs-a=10-2= 8 cm . BẢNG KẾT QUẢ NỘI LỰC 1.Tính toán cốt thép Vật liệu Bêtông M250 Cốt thép CI a0 Rn (kG/cm2) Rk (kG/cm2) Eb (kG/cm2) Ra (kG/cm2) R’a (kG/cm2) Ea (kG/cm2) 110 8.8 2.65x105 2000 2000 21.105 0.58 Tính toán và bố trí cốt thép Cốt thép được tính toán với dãy bản có bề rộng b = 1m theo cả 2 phương và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. với : ; ; b = 100cm: bề rộng dải tính toán; h0 = hb – a: chiều cao có ích của tiết diện; - Giả thiết a = 2cm: khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo. - Hàm lượng cốt thép tính toán (m) trong dãy bản cần đảm bảo điều kiện: với : ; Theo TCVN lấy mmin = 0.05%. BẢNG KẾT QUẢ CỐT THÉP SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH