Đề tài Thiết kế Trụ sở công ty cổ phần thương mại Vipco

n dầm dọc: - Nhịp của dầm ld = 940 cm - Chọn sơ bộ hdc; Do cấu tạo kiến trúc nên ta chọn: +Chọn hdc =70cm, bdc=35 cm * Chọn dầm phụ: - Nhịp của dầm ld = 720 cm Chọn sơ bộ hdp ; Chọn các dầm phụ 30x50cm c) Chọn kích thước tường +) Tường bao Được xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên tường dày 22 cm xây bằng gạch lỗ M75. Tường có hai lớp trát dày 2 x 1.5 cm +) Tường ngăn Dùng ngăn chia không gian trong mỗi tầng, song tuỳ theo việc ngăn giữa các văn phòng hay ngăn trong 1 văn phòng mà có thể là tường 22 cm hoặc 11 cm. d) Chọn kích thước cột Xét cột có khả năng chịu tải lớn nhất : Diện tích tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức : Fb = K . Trong đó : Fb : Diện tích tiết diện ngang của cột Rn : Cường độ chịu nén tính toán của bêtông B= 25 đ Rn = 145 kG/m2 K : hệ số an toàn = 1,2 N : lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột , N = S . n . q S = 8,5.6,85 =58,225m2 q : Tải trọng sơ bộ tính toán trung bình trên 1 m2 sàn = 1T/ m2 n = số tầng Cột từ tầng trệt đến tầng thượng Chọn tiết diện 65x65cm. Kiểm tra điều kiện ổn định của cột : l = = lob = 30 Với sàn bêtông đổ toàn khối đ lo = 0,7 . l = 0,7 . 330 = 231 cm Cột hình vuông đ b =65 cm đ l = = 3,55 < 30 đ thoả mãn Phần III: tải trọng và tác động I . Tải trọng đứng: 1. Tĩnh tải: Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu như cột, dầm, sàn và tải trọng do tường, vách kính đặt trên công trình. Khi xác định tĩnh tải, ta phải phân tải sàn về các dầm theo diện phân tải và độ cứng, riêng tải trọng bản thân của các phần tử cột và dầm sẽ được sap 9 tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân. Tĩnh tải bản thân phụ thuộc vào cấu tạo các lớp sàn. Trọng lượng phân bố đều các lớp sàn cho trong bảng sau. a) Tĩnh tải sàn: Cấu tạo các loại sàn: sàn tầng 1 ->Mái: - Gạch ceramic dày 15mm - Vữa lót dày 20mm - Sàn BTCT dày 100mm - Vữa trát trần dày 15mm Sàn phòng vệ sinh: Sân thượng và mái: - Gạch ceramic dày 15mm - 1 lớp gạch la nem dày 15mm - Vữa lót dày 20mm - Vữa lót dày 20mm - Quét sơn chống thấm - Gạch thông tâm dày 200mm - Sàn BTCT dày 100mm - Vữa lót dày 20mm - Vữa trát trần dày 15mm - Sàn BTCT dày 100mm - Vữa trát trần dày 15mm Sàn thang: Chiếu nghỉ: - Lát gạch granit - Lát gạcGranit - Vữa ximăng M75# dày25mm - Vữa ximăng M75# dày 15mm - Bậc gạch M75 150x250 - Bản BTCT dày 100mm - Bản BTCT dày 100mm - Vữa trát trần 15 mm - Vữa trát trần 15 mm * Trọng lượng bản thân sàn ở: gi = nigihI Bảng 1: Tính tĩnh tải sàn văn phòng Các lớp sàn g Chiều dày Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán (KG/m3) (mm) (KG/m2) n (KG/m2) -Lớp gạch Ceramic 300x300x1,5  1800 15 27 1.3 35.1 Lớp sàn dày 10 cm  2500 100 250 1.1 275 -Lớp vữa trát trần, vữa láng  1800 35 63 1.3 81.9 -Tổng tĩnh tải:   340 392 * Trọng lượng bản thân mái : gi = nigihI Bảng 2: Tính tĩnh tải sân thượng và mái Lớp sàn mái g Chiều dày Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán (KG/m3) (mm) (KG/m2) n (KG/m2) -Lớp gạch lá nem 300x300  1800 15 27 1.3 35.1 -Lớp gạch thông tâm  1500 200 300 1.3 390 -Lớp vữa lót dày 40  1800 40 72 1.3 93.6 Lớp sàn dày 10 cm  2500 100 250 1.1 275 -Lớp vữa trát trần  1800 15 27 1.3 35.1 -Tổng tĩnh tải:  676 828.8 * Tĩnh tải cầu thang: Bảng 3: Tĩnh tải cầu thang Các lớp sàn g Chiều dày Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán (KG/m3) (mm) (KG/m2) n (KG/m2) -Gạch lát bậc, dày 20 mm 1800 15 27 1.3 35.1 -Vữa lót, dày 25 mm 1800 25 45 1.3 58.5 -Bậc gạch  1200 75 90 1.1 99 Sàn BTCT dày 100mm 2500 100 250 1.1 275 -Lớp vữa trát trần,lót 1800 15 27 1.3 34.7 -Tổng tĩnh tải:  439 502.3 Bảng 4: Tĩnh tải chiếu nghỉ Các lớp sàn g Chiều dày Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán (KG/m3) (mm) (KG/m2) n (KG/m2) Lát gạch granite 1800 15 27 1.3 35.1 Vữa ximăng M75# 1800 15 27 1.3 35.1 Bản BTCT dày 100mm 2500 100 250 1.1 275 Vữa trát trần 20 1800 20 36 1.3 46.8 Tổng tĩnh tải chiếu nghỉ 340 392 Bảng 5 : Tĩnh tải các loại sàn TT Sàn Chú thích Ký hiệu qtc(kG/m3) qtt(kG/m3) 1 S1 Sàn tầng điển hình Q1 340 392 2 S2 Sàn vệ sinh Q2 340 392 3 S3 Sân thượng và mái qm 676 828.8 4 S4 Sàn thang Q4 439 502.3 5 S5 Chiếu nghỉ Q5 340 392 Phần 2 : xác định tải trọng tác dụng lên khung k2 Tĩnh tải Cơ sở lý thuyết xác định tải trọng truyền vào khung * Xác định tải trọng tĩnh truyền vào khung: Tải trọng phân bố trên sàn được qui đổi về dầm cột theo dạng hình thang và dạng hình tam giác. Trường hợp các ô sàn có tỉ số : thì hệ dầm sẽ chịu lực theo hai phương do đó tải trọng sàn sẽ được qui đổi về dầm theo dạng hình thang và hình tam giác ( Tải hình thang truyền về cạnh dài còn tải hình tam giác sẽ truyền về theo phương cạnh ngắn ) Trường hợp tỉ số : thì hệ dầm sẽ chịu lực theo một phương,do đó tải trọng sàn truyền về dầm sẽ theo dạng hình chữ nhật.Tải trọng tập trung tính toán tác dụng lên hệ dầm là do tải trọng sàn truyền vào dầm phụ theo dạng tải trọng phân bố và sẽ truyền về nút khung theo qui tắc mỗi bên chịu một nửa giá trị của tải trọng. + Ta có sơ đồ truyền tải như sau : Đối với lớp sàn mái: Tải trọng phân bố: -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 828,8 = 1492 KG/m Tải trọng tập trung: Tải trọng tập trung do dầm chính dọc nhà và dầm phụ truyền vào *Tại nút D2,A2 Do các lớp sàn : Q1= ..(1,45+4,70).1492+.3,8.1492 =5129 KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.4,7.0,3.0,5 = 1939 KG - Tải trọng tập trung tại nút D2,A2 : Q = Q1 + Q2 = 5129+1939 = 7068 KG Do các lớp sàn : Q1= 2..(1,45+4,7).1492 + 6. .3,25.1492 = 23723 KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.(4.3,25.0,3.0,5+8,5.0,7.0,35) = 7673 KG - Tải trọng tập trung tại nút C2 : Q = Q1 + Q2 = 23723+7673= 31396 KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Do các lớp sàn : Q1=2..(1,45+4,70).1492 + 2. .4,8.1492 = 16338 KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.(8,5.0,5.0,3) = 3506 KG - Tải trọng tập trung : Q = Q1 + Q2 = 16338+3506 = 19844 KG Quy về tải phân bố hình chữ nhật ta có : q1 = 1492. = 933 daN/m q2 = 1099. = 686 daN/m Đơn vị : phân bố KG/m2 Tập trung KG Đối với lớp sàn tầng điển hình: Tải trọng phân bố: -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 392 = 706KG/m Tải trọng tập trung Tải trọng tập trung do dầm chính dọc nhà và dầm phụ truyền vào *Tại nút D2,A2 Do các lớp sàn : Q1= ..(1,45+4,70).706+.3,8.706 =2426 KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.4,7.0,3.0,5 =1939 KG - Tải trọng tập trung tại nút D2,A2 : Q = Q1 + Q2 = 2426+1939 = 4365 KG *Tại nútB2, C2: Do các lớp sàn : Q1= 2..(1,45+4,7).706 + 6. .3,25.706= 11226KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.(4.3,25.0,3.0,5+8,5.0,7.0,35) = 7673 KG - Tải trọng tập trung tại nút C2 : Q = Q1 + Q2 = 11226+7673= 18899 KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Do các lớp sàn : Q1=2..(1,45+4,7).706 + 2. .4,8.706 = 7731 KG Do trọng lượng dầm : Q2 = 1,1.2500.(8,5.0,5.0,3) = 3506 KG - Tải trọng tập trung : Q = Q1 + Q2 = 7731+3506 = 11237 KG Quy về tải phân bố hình chữ nhật ta có : q1 = 706. = 441 KG/m q2 = 521. = 326 KG/m Đơn vị : phân bố KG/m2 2. Hoạt tải Tải trọng hoạt tải phân bố trên sàn các tầng được lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN: 2737-95 Với nhà cao tầng do kể đến việc sử dụng không đồng thời, nên hoạt tải được nhân thêm hệ số giảm tải. Bảng 7: Tính hoạt tải Các trờng hợp tính hoạt tải phòng Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán (KG/m2) n (KG/m2) Văn phòng 200 1.2 240 Cầu thang, hành lang  200 1.2 240 Vách ngăn di động  100 1.2 120 Mái bằng không sủ dụng  75 1.2 90 + Để xác định nội lực nguy hiểm do tải trọng hoạt tải gây ra, ta cần phải xác định các trường hợp chất tải bất lợi cho công trình. Với công trình nhà cao tầng có mặt bằng vuông, gần vuông, hoặc mặt bằng phức tạp thì việc chất tải cách tầng, cách nhịp không tìm ra được nội lực nguy hiểm cho dầm. Với các công trình loại này ta tiến hành chất hết hoạt tải để tìm ra mômen âm lớn nhất ở 2 đầu dầm. + Theo TCVN 2737-95, hệ số giảm tải y được xác định theo công thức sau: - Đối với các văn phòng, phòng vệ sinh: Hoạt tải được nhân với hệ số yA1 khi A > A1=9 m2: yA1=0,4 + A : diện tích chịu tải , tính bằng mét vuông, diện tích văn phòng A = 7,2x6.5 = 46.8m2 yA1=0,4 + =0,4 + =0,66. Các phòng còn lại dều có diện tích tương đương hoặc nhỏ hơn diện tích trên nên đều sử dụng hệ số giảm tải như trên để tiện cho tính toán và cũng thiên về an toàn. Các trờng hợp Tải trọng TC Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán Tải trọng TC có kể đến hsvt tính hoạt tải phòng (KG/m2) n (KG/m2) (KG/m2) Văn phòng 200 1.2 240 159 Cầu thang, hành lang  200 1.2 240 159 Vách ngăn di động,tường ngăn  100 1.2 120 79 Mái bằng không sủ dụng  75 1.2 90 59 A - Mặt bằng phân tải trường hợp 1. Đối với lớp sàn tầng điển hình: Tải trọng phân bố: -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 159 = 286 KG/m Tải trọng tập trung: *Tại nút A2 ,D2 : Q= ..(1,45+4,7).286+..3,8.286 =712KG *Tại nút B2,C2: Do các lớp sàn : Q= .(1,45+4,7).286 + 3. .3,25.286= 2274KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Q=2..(1,45+4,7).286 + 2. .4,8.286 = 3132 KG 2. Đối với lớp sàn tầng mái Tải trọng phân bố: -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 59 = 106 KG/m Tải trọng tập trung: *Tại nút A2 ,D2 : Q1= ..(1,45+4,7).106+..3,8.106 =264 KG *Tại nút B2,C2: Do các lớp sàn : Q1= .(1,45+4,7).106 + 3. .3,25.106= 843 KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Q1=2..(1,45+4,7).106 + 2. .4,8.106 = 1161 KG B - Mặt bằng phân tải trường hợp 2 1. Đối với lớp sàn tầng điển hình: Tải trọng phân bố: -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 159 = 286 KG/m Tải trọng tập trung: *Tại nút B2,C2: Do các lớp sàn : Q2= .(1,45+4,7).286 + 3. .3,8. 286= 2509 KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Q2=2..(1,45+4,7).286 + 2. .4,8.286 = 2926 KG 2. Đối với lớp sàn tầng mái Tải trọng phân bố -Các nhịp AB,BC,CD .Tải trọng do các lớp sàn mái phân bố hình tam giác trên các nhịp của dầm phụ .Trị số lớn nhất tại đỉnh tam giác q1 = 1,8 x 59 = 106 KG/m Tải trọng tập trung *Tại nút B2,C2: Do các lớp sàn : Q= .(1,45+4,7).106 + 3. .3,8.106= 930KG *Tại cát nút giao với dầm phụ Q=2..(1,45+4,7).106 + 2. .4,8.106 = 1161KG II . tảI trọng ngang: 1. Tải trọng gió: Tải trọng gió được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.2737-95. Vì công trình có chiều cao 39.9m (H < 40,0m), do đó công trình không tính đến thành phần gió động. Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió tác dụng phân bố đều trên một đơn vị diện tích được xác định theo công thức sau: Wtt = n.Wo.k.c Trong đó: n : hệ số tin cậy của tải gió n = 1.2 -Wo: Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió. Theo TCVN 2737-95, khu vực HP thuộc vùng IV-B có Wo= 155 kG/m2. - k: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn và dạng địa hình, hệ số k tra theo bảng 5 TCVN 2737-95. Địa hình dạng B. - c: Hệ số khí động , lấy theo chỉ dẫn bảng 6 TCVN 2737-95,phụ thuộc vào hình khối công trình và hình dạng bề mặt đón gió.Với công trình có hình khối chữ nhật, bề mặt công trình vuông góc với hướng gió thì hệ số khí động đối với mặt đón gió là c = 0.8 và với mặt hút gió là c = 0.6. áp lực gió thay đổi theo độ cao của công trình theo hệ số k. Để đơn giản trong tính toán, trong khoảng mỗi tầng ta coi áp lực gió là phân bố đều, hệ số k lấy là giá trị ứng với độ cao giữa tầng nhà. Giá trị hệ số k và áp lực gió phân bố từng tầng được tính như trong bảng. Tải trọng gió được quy về phân bố đều trên các mức sàn theo diện chịu tải cho mỗi sàn là một nửa chiều cao tầng trên và dưới sàn. Wtầng= W.Hct Trong đó: + Hct là chiều cao tầngthứ i. + W là tải trọng gió tổng cộng gió phía đẩy và gió phía hút. Bảng 8: Tải trọng gió tiêu chuẩn phân bố theo độ cao nhà Tầng chiều cao tầng (m) Cao trình Hệ số Wo Cd Ch Hs. vợt Wd Wh (m) k (T/m2) tải (n) (T/m2) (T/m2) Trệt 3.2 2 0.76 0.155 0.8 0.6 1.2 0.961 0.721 1 3.9 5.9 0.9 0.155 0.8 0.6 1.2 1.138 0.854 2 3.3 9.8 0.99 0.155 0.8 0.6 1.2 1.252 0.939 3 3.3 13.1 1.05 0.155 0.8 0.6 1.2 1.328 0.996 4 3.3 16.4 1.094 0.155 0.8 0.6 1.2 1.384 1.038 5 3.3 19.7 1.13 0.155 0.8 0.6 1.2 1.429 1.072 6 3.3 23 1.157 0.155 0.8 0.6 1.2 1.463 1.098 7 3.3 26.3 1.187 0.155 0.8 0.6 1.2 1.501 1.126 8 3.3 29.6 1.22 0.155 0.8 0.6 1.2 1.543 1.157 9 3.3 32.9 1.24 0.155 0.8 0.6 1.2 1.568 1.176 10 3.3 36.2 1.26 0.155 0.8 0.6 1.2 1.594 1.195 11 3.7 39.9 1.28 0.155 0.8 0.6 1.2 1.619 1.214 Phần IV : tính toán nội lực và tổ hợp tải trọng Sau khi đẵ tính toán các tải trọng lên công trình, ta tiến hành tính toán xác định nội lực. I- Tính toán nội lực 1 . Sơ đồ tính toán: Sơ đồ tính của công trình là sơ đồ khung phẳng ngàm tại móng. Chiều dài tính toán của dầm lấy bằng khoảng cách các trục cột tương ứng, chiều dài tính toán các phần tử cột các tầng trên lấy bằng khoảng cách các sàn, riêng chiều dài tính toán của cột dưới lấy bằng khoảng cách từ mặt móng đến mặt sàn tầng 1, cụ thể là bằng l =3.3 m. 2 . Tải trọng: Tải trọng tính toán để xác định nội lực bao gồm: tĩnh tải bản thân; hoạt tải sử dụng; tải trọng gió . Tĩnh tải được chất theo sơ đồ làm việc thực tế của công trình. Tải trọng gió bao gồm thành phần gió tĩnh Vậy ta có các trường hợp hợp tải khi đưa vào tính toán như sau: . Trường hợp tải 1: Tĩnh tải . . Trường hợp tải 2: Hoạt tải sử dụng(HT1,HT2) . Trường hợp tải 3: Gió Phải. . Trường hợp tải 4: GióTrái 3 . Phương pháp tính : Dùng chương trình SAP 9 để giải nội lực. Kết quả tính toán nội lực xem trong phần phụ lục (chỉ lấy ra kết quả nội lực cần dùng trong tính toán). 4 . Kiểm tra kết quả tính toán : Trong quá trình phân tích kết cấu bằng chương trình SAP 9, có thể có những sai lệch về kết quả do nhiều nguyên nhân: lỗi chương trình; do vào sai số liệu; do quan niệm sai về sơ đồ kết cấu: tải trọng...Để có cơ sở khẳng định về sự đúng đắn hoặc đáng tin cậy của kết quả tính toán bằng máy, ta tiến hành một số tính toán so sánh kiểm tra như sau. Sau khi có kết quả nội lực từ chương trình SAP 9. Chúng ta cần phải đánh giá được sự hợp lý của kết quả đó trước khi dùng để tính toán. Sự đánh giá dựa trên những kiến thức về cơ học kết cấu và mang tính sơ bộ, tổng quát, không tính toán một cách cụ thể cho từng phần tử cấu kiện. - Về mặt định tính: Dựa vào dạng chất tải và dạng biểu đồ momen xem từ chương trình, cách kiểm tra như sau: . Đối với các trường hợp tải trọng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) thì biểu đồ momen có dạng gần như đối xứng ( công trình gần đối xứng). . Đối với tải trọng ngang (gió, động đất), biểu đồ momen trong khung phải âm ở phần dưới và dương ở phần trên của cột, dương ở đầu thanh và âm ở cuối thanh của các thanh ngang theo hướng gió. - Về mặt định lượng: . Tổng lực cắt ở chân cột trong 1 tầng nào đó bằng tổng các lực ngang tính từ mức tầng đó trở lên. . Nếu dầm chịu tải trọng phân bố đều thì khoảng cách từ đường nối tung độ momen âm đến tung độ momen dương ở giữa nhịp có giá trị bằng . Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thỏa mãn, do đó kết quả nội lực tính được là đúng. Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kế móng. II - Tổ hợp nội lực Tổ hợp nội lực được tính toán riêng cho dầm và cột. Với cột cần tiến hành đồng thời lực dọc N và mômen M cho từng tiết diện vì khi tính toán cốt thép cần sử dụng cả M và N Trong mỗi tổ hợp tại mỗi tiết diện cần tổ hợp dể tìm ra các cặp nội lực Mmax và N , Mmin và N , Nmax và Mtư . Ngoài ra ở cột còn chú ý đến eomax và M,Ntư Khi tổ hợp nội lực cột, ta chỉ chú trọng các cặp nội lực M và N tác dụng đồng thời mà bỏ qua lực cắt (vì Q khá bé ) Chân cột phải tính đến lực cắt (để tính móng). Với dầm thì nội lực chủ yếu là M và Q bỏ qua ảnh hưởng của lực nén , lực kéo dọc trục Nội lực được tổ hợp với các loại tổ hợp sau: Tổ hợp cơ bản I; Tổ hợp cơ bản II. - Tổ hợp cơ bản I: gồm nội lực do tĩnh tải với một nội lực hoạt tải(hoạt tải hoặc tải trọng gió). - Tổ hợp cơ bản II: gồm nội lực do tĩnh tải với ít nhất 2 trường hợp nội lực do hoạt tải hoặc tải trọng gió gây ra với hệ số tổ hợp của tải trọng ngắn hạn là 0,9. Kết quả tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và các phần tử cột thể hiện trong phần phụ lục. Phần V : tính toán cấu kiện I - Tính thép cột: Ta tính cho các cột tầng trệt sau đó bố trí chung cho các cột của các tầng trên đó. Do tính chất đối xứng của khung ta tính thép cho cột biên và một cột nhịp giữa sau đó bố trí đối xứng qua trục đối xứng Ta bố trí thép cột các tầng sau giống nhau : -Tầng trệt tầng 3 -Tầng 4 tầng 8 -Tầng 8 tầng 11 * Các số liệu thiết kế : -Dùng bê tông có cấp độ bền B25 B 25 có Rb = 14,5 Mpa = 145 KG/cm2 ; Rbt = 1,05 MPa = 10,5 KG/cm2 Mô đun đàn hồi 30.10 MPa - Dùng cốt thép có : d<10 dùng thép CI d>= 10 dùng thép CII Thép AI có Rs= Rsc = 225MPa với cốt ngang Rsw=175 MPa thép AII có Rs=Rsc=280 MPa với cốt ngang Rsw= 225 MPa Thép AIII có Rs= Rsc=365MPa, Rsw=290MPa Môdun đàn hồi Es=20x10ˆ4Mpa Tra hệ số = 0,62 Tính cột nén lệch tâm , cốt thép đối xứng Ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm để tính toán sau đó lấy A, A từ các cặp để đặt cho cột +Các cặp nội lực được chọn để tính toán: -|M|max ; Ntư -Nmax ; Mtư -Cặp M,N có độ lệch tâm e=M/N max Hàm lượng cốt thép cực tiểu và cực đại của tiết diện : Hàm lượng cốt thép chọn hợp lí với : 1. Cột số hiệu 1 ( tầng trệt ) Chiều dài cột : l = 320 cm Chiều dài tính toán l = 0,7.320 = 224 cm Kích thươc tiết diện : bxh = 65x 65 (cm) Giả thiết a=a’=4cm => ho = h – a = 65 – 4 = 61 cm Za = ho – a’ = 61– 4= 57 cm Cặp nội lực tính toán : - cặp 1 : = 66927 KG.m , Ntư = 165696KG - cặp 2 : = 72454KG.m , Ntư =342202 KG - cặp 3 : N = 363587 KG, Mtư =66153KG.m tính với cặp 1 : -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2.17 cm e = = 40.39 cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 40.39 cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45 < 8 à lấy = 1 à e = = 1. 40.39 + - 4 = 68.89 cm Dùng có : x = = = 17.58 cm . ho = 0,62.61 = 38 cm Ta có 2a’ < x < . ho à lệch tâm lớn tính As = = =13.28584cm2 Có:As=As’=15,29cm2àchọn 5f22 m= As=0,34%; mtt= (As+As’)=0,96% Tính với cặp 2 - cặp 2 : M =72454KG.m , Ntư =342202 KG.m -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2,17cm e = = 21.173 cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 21.17cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45 < 8 à lấy = 1 à e = = 1. 21.17+ - 4 = 49.67cm Dùng có : x = = = 36.31cm Ta có x < . ho à lệch tâm lớn tính As = = =11.22879cm2 Có:As=As’=11.22879cm2à chọn 5f22 m= As=0,28%;mtt =0.96 Tính với cặp 3 - cặp 3 : M = 66153 daN.m , Ntư =363587 daN.m -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2,17 cm e = = 18.19cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 18.19cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45< 8 à lấy = 1 à e = = 1. 18.19+ - 4 = 46.69cm Dùng có : x = = = 38.58 cm Ta có x > . ho à lệch tâm bé T ính tính As = = 6.082 tính x = = 0.63 cm Ta tính được diện tích cốt thép : As’ = = 9.29849cm2 Cốt đai : chọn cốt đai f8 loại 2 nhánh Khoảng cách giữa các cốt đai : S = min (15d; 50 cm ; b ) = min ( 42 ; 50 ; 65 ) = 42 cm Chọn khoảng cách giữa các cốt đai 20 cm. 2. Cột số hiệu 13(tầng trệt) +tính với cặp 1 : - cặp 1 : M = 75440KG.m , Ntư = -549558KG.m -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2.17 cm e = = 13.727cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 13.73cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45< 8 à lấy = 1 à e = = 1. 13.73+ - 4 = 42.23 cm Dùng có : x = = = 58.31 cm . ho = 0,62.61 = 38 cm Ta có x > . ho à lệch tâm bé T ính tính As = tính x = Ta tính được diện tích cốt thép : As’ = = 33.47663à chọn 7f25 m= As=0.84% Tính với cặp 2 - cặp 2 : M = -76729 KG.m , Ntư = -480809 KG.m -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2.17 cm e = = 15.958 cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 15.958 cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45 < 8 à lấy = 1 à e = = 1. 15,958 + - 4 = 44.46cm Dùng có : x = = = 51.01 cm Ta có x >. ho à lệch tâm bé Có:As=As’=-0,40832cm2 m= As=-0,01%; àđặt thộp theo cấu tạo T ính tính As = tính x = Ta tính được diện tích cốt thép : As’ = = 28.0579à chọn 7f25 m= As=0.71% Tính với cặp 3 - cặp 3 : M = 67739 KG.m , Ntư =-591248 KG.m -độ lệch tâm ngẫu nhiên e = max 2,17 cm e = = 11.46cm -độ lệch tâm ban đầu : e = max = 11.46cm -xét ảnh hưởng của uốn dọc : = 3.45< 8 à lấy = 1 à e = = 1. 11.46+ - 4 = 29.96cm Dùng có : x = = = 62.73 cm Ta có x > . ho à lệch tâm bé T ính tính As = tính x = Ta tính được diện tích cốt thép : As’ = = 32.94118cm2 à chọn 7f25 Cốt đai : chọn cốt đai f8 loại 4 nhánh Khoảng cách giữa các cốt đai : S = min (15d; 50 cm ; b ) = min ( 42 ; 50 ; 65 ) = 42 cm Chọn khoảng cách giữa các cốt đai là 20cm Việc tính toán cốt thép hoàn toàn tương tự cho các phần tử cột khác, vì vậy ta có thể dùng cách trình bày dưới dạng bảng tính. Bảng tính toán được xây dựng bằng phần mềm EXEL(chi tiết xem phụ lục). Để tính toán ta chỉ cần vào số liệu về nội lực, kích thước hình học, mác bêtông, mác thép và thử dần hàm lượng thép cho đến khi diện tích cốt thép giả thiết và tính toán chênh nhau không đáng kể là được. Nếu cốt thép tính toán có hàm lượng m% < 0.5 % thì với nhà cao tầng ta nên chọn theo hàm lượng tối thiểu mmin = 0.5 %. II. Tính thép dầm Nội lực tính toán được chọn như đã đánh dấu trong bảng tổ hợp nội lực. ở đây ta chọn các nội lực có mô men dương và mô men âm lớn nhất để tính thép dầm. Các số liệu thiết kế : -Dùng bê tông có cấp độ bền B25 B 25 có Rb = 14,5 Mpa = 145 daN/cm2 ; Rbt = 1,05 MPa = 10,5 KG/cm2 Mô đun đàn hồi 30.10 MPa - Dùng cốt thép có : d<10 dùng thép CI d>= 10 dùng thép CII Thép AIII có Rs= Rsc=365MPa, Rsw=290MPa Môdun đàn hồi Es=20x10ˆ4Mpa Tra hệ số = 0,62 Kích thước các dầm giống nhau : bxh =35x70 cm Chọn a = a’ = 4 cm à ho = 70 –4 = 66 cm à Za = ho – a’ = 66 – 4 = 62 cm +Các giá trị nội lực được chọn để tính toán: -M-max ; M+max để tính cốt chịu lực. -Qmax để tính cốt đai. Hàm lượng cốt thép cực tiểu và cực đại của tiết diện : Hàm lượng cốt thép chọn hợp lí với : 2) áp dụng tính toán: 1. Dầm tầng trệt a. Dầm 49 ( nhịp AB ) Các giá trị nội lực tính toán Tiết diện I-I : M-min = -53900 KG.m Tiết diện II-II : M+max = 14500 KG.m Tiết diên III-III : M-min = -51020 KG.m Qmax =46230 KG Tiết diện I-I: Tính cốt thép chịu mômen âm: +Tính cốt thép chịu mômen âm: Ta có : = 0,244 < = 0,418 Tra bảng à = 0,858 Tính được As = = 26.08 cm2 Chọn7f25( As = 34,36 cm2) thoả mãn Tiết diện II-II : M+max = 14500 daN.m +Tính cốt thép chịu mômen dương: M+max = 14500 KG.m Ta có : = 0,376 < = 0,418 Tra bảng à = 0,749 Tính được As = = 8.29 cm2 à Chọn 5f22 Tiết diên III-III : M-min = -51020 KG.m +Tính cốt thép chịu mômen âm: M-min = -51020 KG.m Ta có : = 0,245< = 0,418 Tra bảng à = 0.857 Tính được As = = 25.48 cm2 Chọn 7f25 ( As = 36,34cm2) Tính cốt đai Qmax = 52620 KG +Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính : Qmax Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu f8, S = 20 cm đai 4nhánh Ta có : = 0,002874 = 6.67 à = 1 +5. = 1+ 5.6.67. 0,002874= 1.096 = 0,855 à = 0,3. 1.096.0,855.145.35.66 = 94162 KG Ta có Qmax = 52620 < 94162 = à thoả mãn không cần tăng kích thước tiết diện Tính Qbmin = = 0,6.10,5.35.66= 14553 KG = 0,6 Qmax = 52620 > 14553 = Qbmin à phải tính cốt đai M = vì tiết diện chữ nhật = 0 vì không có lực nén hoặc kéo = 2 đối với bê tông nặng à M = 2.1.10,5.35.66 = 3201660 KG.m tính q = g + = 2269 +1530/2 = 3034 KG/m tính Q = 2. = 197118 KG ta có = 328530> Qmax = 52620 tính q = = = -2818 < 0 tính lại q theo công thức sau : q = = 7.569 KG/m ta có q = = =110.25 à q< q .Vậy lấy q để tính cốt đai -khoảng cách giữa các cốt đai tính toán : s = = 52.9 cm -Khoảng cách cốt đai cấu tạo h> 450 mm à ( h/3 và 500 mm) = 35/3 =11.67 cm -Khoảng cách cốt đai lớn nhất : = = 45.63 cm Vậy chọn cốt đai f8 , S = 150 cm .Giữa nhịp S = 25 cm Tính cốt treo : Chỗ dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính .Lực tập trung do dầm phụ truyền cho dâm chính : P1 = 11237 KG Diện tích cốt treo : Ast= cm2 Chọn đai f8 loại 4 nhánh Số lượng cốt đai : n = =2 đặt mỗi bên mép dầm phụ 2 đai ,khoảng cách giữa các cốt treo là10cm b. Dầm 61 ( nhịp BC ) Các giá trị nội lực tính toán: Tiết diện I-I : M-min = -49520 KG.m Tiết diện II-II : M+max = 15670 KG.m Qmax =49180 KG Tiết diện I-I: +Tính cốt thép chịu mômen âm: M-min = -49520 KG.m Ta có : = 0,238< = 0,418 Tra bảng à = 0,862 Tính được As = = 24.59 cm2 Chọn 7f25 ( As = 36,34 cm2) thoả mãn Tiết diện II-II : M+max = 15670 KG.m Tính cốt thép chịu mômen dương: M+max = 15670 KG.m Bỏ qua sự làm việc của bản (dầm biên) Ta có : = 0,382 < = 0,418 Tra bảng à = 0,743 Tính được As = = 8.75 cm2 Chọn f22 thoả mãn Tính cốt đai Qmax =49180 KG +Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính : Qmax Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu 4f8, S = 20 cm đai 4 nhánh Ta có : = 0,00287 =6.67 à = 1 +5. = 1+ 5. 6.67. 0,00287= 1,095 = 0,855 à = 0,3. 1,095.0,855.145.35.66 = 94076 KG Ta có Qmax = 49180< 94076 = à thoả mãn không cần tăng kích thước tiết diện Tính Qbmin = = 0,6.10,5.35.66 = 14553 KG = 0,6 Qmax = 49180 > 14553 = Qbmin à phải tính cốt đai M = vì tiết diện chữ nhật = 0 vì không có lực nén hoặc kéo = 2 đối với bê tông nặng à M = 2.1.10,5.35.66 = 3201660 KG.m tính q = g + = 2269 +1530/2 = 3034 KG/m tính Q = 2. =197118 KG ta có = 328530 > Qmax =49180 tính q = = = -2845 < 0 tính lại q theo công thức sau : q = = 6.6 KG/m ta có q = = =110 à q< q .Vậy lấy q để tính cốt đai -khoảng cách giữa các cốt đai tính toán : s = = 53.04 cm -Khoảng cách cốt đai cấu tạo h> 450 mm à ( h/3 và 500 mm) = 35/3 = 11,67 cm -Khoảng cách cốt đai lớn nhất : = = 48.82 cm Vậy chọn cốt đai f8 , S = 150 cm .Giữa nhịp S = 25 cm Tính cốt treo : như dầm 49 .Đặt mỗ bên mép dầm phụ 2 đai khoảng cách mỗi đai là 5 cm . III. Tính toán thép sàn Từ bản vẽ mặt bằng kêt cấu sàn tầng diển hình ta có kích thước các ô sàn, được thống kê trong bảng sau : Tên cấu kiện Kích thuớc cấu kiện A(m) b(m) l(m) Sàn Sàn S1 0.1 3.1 4.26 Sàn S2 0.1 3.1 4.26 Sàn S3 0.1 3.1 3.25 Sàn S4 0.1 2.7 4.26 Sàn S5 0.1 2.7 4.26 Sàn S6 0.1 2.7 3.25 Sàn S7 0.1 3.05 4.26 Sàn S8 0.1 3.05 4.26 Sàn S9 0.1 3.05 3.25 Sàn S10 0.1 2.65 3.97 Sàn S11 0.1 2.65 4,26 Sàn S12 0.1 1.86 4.125 Sàn S13 0.1 2.725 4.26 Sàn S14 0.1 2.725 4.26 Sàn S15 0.1 3.075 4.26 Sàn S16 0.1 3.075 4.26 1) Tính toán cốt thép ô sàn S1(3,1mx4,26m): +) Xác định nội lực: Ô sàn 1 được tính theo sơ đồ khớp dẻo với sơ đồ liên kết là bản kê bốn cạnh ngàm Nhịp tính toán theo hai phương là: Lt2 = 4,26(m). Lt1 = 3,10(m). Tải trọng tác dụng lên sàn là: qb= g+p= 392+ 240+120 =752 Ta có phương trình cân bằng: (1). Chọn Chọn M1 làm ẩn số chính: A1= B1 = MA1/ M1 = MB1/M1 =1,213 ị MA1 = MB1 =1,213 M1 A2=B2= MA2/ M1=MB2/M1=0.826 ị MA2 = MB2 = 0.826 M1 Thay vào (1) : Ta có kết quả như sau : M1 = 208.18 KG.m; M2 =135.25KG.m MA1 = MB1=252.51KGm; MA2 = MB2 = 171.92 KGm +) Tính toán cốt thép chịu lực: Tính cốt thép chịu mômen âm: MA1 = MB1 = 252.51KGm Dùng thép loại AII có Sàn dày 10cm; giả thiết: a =2cm Dùng 5&8 (fa=2,51 cm2) thì khoảng cách bố trí thép Tính cốt thép chịu mômen dương: Vì MA1 > M1 do đó bố trí &8 a200 cho cốt thép chịu momendương 2) Tính toán cốt thép ô sàn S10 (3.97x2.65m) của tầng điển hình: Có nhà vệ sinh +) Quan điểm tính toán Sàn Nhà vệ sinh làm việc trong môi trường xâm thực nên yêu cầu chống thấm cao hơn sàn ở các vị trí khác. Khi tính theo sơ đồ đàn hồi thì ta chỉ tính đến vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, còn sơ đồ dẻo kể đến biến dạng dẻo cho phép hình thành khớp dẻo dẫn đến việc phân phối lại nội lực cho nên sẽ kinh tế hơn. Tuy vậy khi đã hình thành khớp dẻo rồi thì sàn sẽ mất khả năng chống thấm Vì những lí do nêu trên, em chọn tính theo sơ đồ đàn hồi +) Vật liệu sử dụng + Bê tông mác 350; Rn = 145 KG/cm2 + Thép AI; Ra = 2100 KG/cm2 +) Tải trọng tính toán và xác định nội lực + Tĩnh tải tính toán: 392kG/ m2 + Hoạt tải tính toán: 360kG/ m2 Nhà vệ sinh có tường ngăn : g = 240+120 = 360kG/ m2 ị qb = 392+360= 752kG/ m2 Nhịp tính toán của ô bản lt1 = 265cm lt2 = 397 cm Vì = = 1,5< 2 ị Tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh M1 = a1P; MI = b1P. M2 = a2P; MII = b2P. Tra bảng phụ lục 16 với ta có: a1 = 0,0208, b1 = 0,0464 , a2 = 0,0093, b2 = 0,0206 Tính cho một dải bản rộng 1 m P = lt1 x lt2 x q P = 3,97 x 2,65 x 752= 7911,416 KG M1 = 0,0208 x 7911,41 = 164,55 KG.m MI = -0,0464 x 7911,41 = -367,09 KG.m M2 = 0,0093x 7911,41 = 73,58 KG.m MII = -0,0206 x 7911,41 = - 162,98 KG.m +) Tính thép theo phương l1 Chọn a = 2 (cm) + Thép chịu mômen dương: A = = = 0,018 g = 0,5 [1 + ] = 0,99 Fa = = = 0,98 cm2 Chọn &8 a200 Fa = 2,5 cm2 + Thép chịu mômen âm: A = = = 0,039 g = 0,5 [1 + ] = 0,978;Fa = = = 2,23 cm2 Chọn &8 a200 Fa = 2,5 cm2 5. Tính thép cho phương l2 + Tính thép chịu mômen dương a = 2 + 0,8 = 2,8 A = = = 0,0097 g = 0,5 [1 + ] = 0,995 Fa = = = 0,5 cm2 Chọn &8 a200 Fa = 2,5 cm2 + Thép chịu mômen âm A = = = 0,022 g = 0,5 [1 +] = 0,988 Fa = = = 1.1cm2 Chọn &8 a200 Fa = 2,5 cm2 IV. Tính toán cầu thang bộ: Sơ đồ thang bộ như hình vẽ. Tính toán cầu thang bộ bao gồm các công việc: tính bản thang, tính bản chiếu nghỉ, tính các dầm cốn thang và các dầm đỡ. 1) Tính bản thang: +) Bản thang có kích thước như sau: Ta thấy rằng tỷ số: ịtính toán theo bản loại dầm. a)Tải trọng tác dụng lên bản: Tải trọng tính toán lên bản là tải phân bố dều bao gồm tĩnh tải của các lớp tạo bản và hoạt tải người: p=g+q. ị p = 502,3+(300x1,2) = 862,3 kG/m2. +) Tính nội lực và cốt thép: Cắt 1 dải bản rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán.Coi bản là dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều.(một đầu kê lên tường, đầu còn lại kê lên dầm cốn thang). Nhịp tính toán :L=1415+hs/2=1415+100/2=1465mm - Momen ở giữa nhịp là. M =kG.m -Tính cốt thép: +Cốt thép chịu momen dương: A = (cm2/1m dài) Dùng &6 a150 có Fa = 1,7 cm2,hàm lượng cốt thép là mt=0,15% Chọn &6 a200 làm cốt cấu tạo theo phương vuông góc với cốt chịu lực, mép bản chiếu nghỉ thuộc cạnh dầm, Dù coi bản như dầm đơn giản nhưng mép bản vẫn xuất hiện momen âm, dùng &6 a150 để chịu mô men âm đã bỏ qua, và dùng &6 a200 để giữ các cốt này. 2) Tính toán chiếu nghỉ: Chiếu nghỉ có kích thước như sau: Kích thước bản chiếu nghỉ : L1 = 1795+100/2=1845mm L2 =3055+100=3155mm = 1845 x 3155 mm Ta có = = 1,71<2 à bản kê 4cạnh +) Xác định nội lực: Nhịp tính toán theo hai phương là: Lt2 = 3,155(m). Lt1 = 1,845(m). Tải trọng tác dụng lên sàn là: qb= g+p= 392+ 240+120 =752 Ta có phương trình cân bằng: (1). Chọn Chọn M1 làm ẩn số chính: A1= B1 = MA1/ M1 = MB1/M1 =1,017 ị MA1 = MB1 =1,017 M1 A2=B2= MA2/ M1=MB2/M1=0.708 ị MA2 = MB2 = 0.708M1 Thay vào (1) : Ta có kết quả như sau : M1 = 92,62 KG.m; M2 =47,23KG.m MA1 = MB1=94,15KGm; MA2 = MB2 = 65,6 KG.m +) Tính toán cốt th1ép chịu lực: Tính cốt thép chịu mômen âm: MA1 = MB1 = 94,15KG.m Dùng thép loại AII có Sàn dày 10cm; giả thiết: a =2cm Chọn &6 (fa=0,283 cm2) thì khoảng cách bố trí thép Tính cốt thép chịu mômen dương: +Vì MA1 > M1 do đó bố trí &6 a200 cho cốt thép chịu monem dương 4) Tính toán dầm cốn thang. Cốn thang là dầm đơn giản có liên kết ngàm đàn hồi ở 2 đầuị thiên về an toàn ta coi cốn là dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa , chịu tải trọng phân bố đều Nhận xét: 2 dầm này ngoài nhiệm vũ đỡ bản thang còn có tác dụng khác là tăng độ cứng cho hệ. Do đó em chọn tiết diện 2 dầm này là300x150. Tải trọng bản thân dầm g = 0,15x0,3 x2500x1,1 = 123,75 kG/m Tải trọng do bản thang p = 0,5x862,3x1,415 = 610 kG/m Tải trọng do tay vịn cầu thang m = 50 kG/m Tổng tải trọng q = g + p + m =123,75+610+50 = 783,75 kG/m Bỏ qua lực nén dọc trục, quy sơ đồ tính về dầm đơn giản nằm ngang chịu tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng là Q1 = q/cos(30,96o) = 914 kG/m Mômen tại giữa nhịp M = kGm Lực cắt Q = kG Tính toán cốt thép chịu lực Chọn a = 3 cm à ho =30 – 3 = 27cm A = cm2 Hàm lượng cốt thép là m = 5 % > mmim = 0,05 % Chọn 2ặ 16Fa=4,02cm2 ,chọn cốt cấu tạo 2ặ 14 Tính toán cốt đai +>Tính cốt đai Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính : Qmax Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu ặ 6 , S = 15 cm đai 2 nhánh Ta có : = 0,00252 = 7 à = 1 +5. = 1+ 5.7.0.00252 = 1,088 = 0,855 à = 0,3.1,088.0,855.145.15.27 = 16388,5 kG Ta có Qmax = 1142,5 <16388,5 = à thoả mãn không cần tăng kích thước tiết diện Tính Qbmin = = 0,6.10,5.15.27 = 2551,5kG Qmax = 1142,5 < 2551,5 = Qbmin à bê tông đủ chịu cắt không phải đặt cốt đai Đặt cốt đai theo câu tạo. Chọn cốt đai ặ 6 , S = 15 cm đai 2 nhánh 5) Tính dầm chiếu nghỉ Kích thước tiết diện : bxh = 22x300 cm +) Tải trọng tác dụng : -Trọng lượng bản thân : 1,1.2500.0,22.0,30 = 181,5 KG/m -Do bản chiếu nghỉ truyền vào : g = q. = 752. = 674,92 KG/m à Tải trọng phân bố : q = 181,5 + 674,92= 856,42 KG/m + Tải trọng tập trung do 2 cốn thang truyền vào : P1 = P2 = 1142,5 KG 2. Sơ đồ tính toán : Hai đầu dầm kê lên tường coi là hai đầu khớp nhịp tính toán l =2,875+0,11=2,985 m Phản lực tại gối : R = p + ql/2 = 1142,5+ 856,42 x2,985/2 = 2563,2KG Mô men giữa nhịp: Mmax=Rl/2-p.0,145/2-ql2/8=2563,2x2,985/2-1142,5x0,145/2-856,42 x2,985x2,985/8=2789 KG.m Qmax=R=2563,2 KG Mômen dương lớn nhất Mmax =2789 KG.m Qmax =2563,2kG +) Tính cốt thép cho dầm chiếu nghỉ : - Cốt chịu mômen dương: Mômen dương lớn nhất Mmax = 2789 KG.m Chọn a = 2,5 cm à ho = 30– 2,5 = 27,5 cm Ta có : = 0,115 < = 0,418 Tra bảng à = 0,918Tính được As = = 3,94 cm2 Chọn 2ặ16 (As = 4,02 cm2) - Tính cốt đai Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính : Qmax Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu ặ6 , S = 15 cm đai 2 nhánh Ta có : = 0,00171 = 7 à = 1 +5. = 1+ 5.7.0.00171 = 1,059 = 0,855 à = 0,3.1,059.0,855.145.22.27 = 23396 KG Ta có Qmax =2563,2< 23396 = à thoả mãn không cần tăng kích thước tiết diện Tính Qbmin = = 0,6.10,5.22.27,5 = 3812 KG Qmax = 2563,2< 3812 = Qbmin à bê tông đủ chịu cắt không phải đặt cốt đai Đặt cốt đai theo cấu tạo. Chọn cốt đai ặ6 , S = 15 cm đai 2 nhánh 6) Tính dầm chiếu tới. Kích thước tiết diện : bxh = 22x300 cm +)Tải trọng tác dụng : -Trọng lượng bản thân : 1,1.2500.0,22.0,30 = 181,5 KG/m -Do bản chiếu tới truyền vào : g = q. = 752. =1148,68 KG/m à Tải trọng phân bố : q = 181,5 + 1148,68 = 1330,18 KG/m + Tải trọng tập trung do 2 cốn thang truyền vào : P1 = P2 = 1142,5 KG +) Sơ đồ tính toán : Hai đầu dầm chiếu tới liên kết ngàm với dầm sàn. nhịp tính toán l =3,055m Mômen dương lớn nhất Mmax = 1905,17 KG.m Qmax = 3174,35 KG +) Tính cốt thép cho dầm chiếu tới : a.Cốt chịu mômen dương: Mômen dương lớn nhất Mmax = 1107,3 KG.m Chọn a = 2,5 cm à ho = 30 – 2,5 = 27,5 cm Ta có : = 0,054< = 0,418 Tra bảng à = 0,972 Tính được As = = 1,74cm2 Chọn 2ặ16 (As = 4,02cm2) b) Cốt chịu mômen âm: Mômen âm lớn nhất Mmax = 1905,7 KG.m Chọn a = 2,5 cm à ho = 30 – 2,5 = 27,5 cm Ta có : = 0.078 < = 0,418 Tra bảng à = 0,959 Tính được As = = 2,58cm2 Chọn 2ặ14(As = 3,08 cm2) +>Tính cốt đai Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính : Qmax Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu ặ6 , S = 15 cm đai 2 nhánh Ta có : = 0,00171 = 7 à = 1 +5. = 1+ 5. 7.0.00171 = 1,059 = 0,855 à = 0,3.1,059.0,855.145.22.27.5 = 23829 KG Ta có Qmax = 3174,35 < 23829 = à thoả mãn không cần tăng kích thước tiết diện Tính Qbmin = = 0,6.10,5.22.27,5 = 3812KG Qmax = 3174,35 < 3812 = Qbmin à bê tông đủ chịu cắt không phải đặt cốt đai Đặt cốt đai theo cấu tạo. Chọn cốt đai ặ6 , S = 15 cm đai 2 nhánh Vi - thiết kế móng khung trục 2 I- Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn: 1). Điều kiện địa chất công trình: Kết quả thăm dò và xử lý địa chất dưới công trình được trình bày trong bảng dưới đây Lớp đất Chiều dầy (m) Độ sâu (m) Mô tả lớp đất 1 1,6 1,6 Đất lấp . 2 2,3 3,9 Sét màu xám xanh, xám nâu, dẻo mềm 3 8,5 12,4 Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen 4 5,8 18,2 Cát pha màu xám nâu, nâu vàng, trạng thái dẻo mền. 5 7,5 25,7 Sét pha màu nâu vàng, nâu gụ, dẻo cứng 6 4,5 30,2 Sét pha màu xám ghi, xám nâu, dẻo chảy 7 9 39,2 Cát hạt thô,, trạng thái chặt vừa 8 Cát hạt thô, lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt. 9 Đá phong hoá Số liệu địa chất được khoan khảo sát tại công trường và thí nghiệm trong phòng kết hợp với các số liệu xuyên tĩnh cho thấy đất nền trong khu vực xây dựng gồm các lớp đất có thành phần và trạng thái như sau: Các chỉ tiêu cơ lý của đất : Lớp đất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Chiều dầy h(m) 1,6 2.3 8.5 5.8 7.5 4.5 9 Dung trọng tự nhiên g(t/m3) - 1.8 1.56 1.82 1.92 1.77 1.95 1.98 2 Hệ số rỗng e - 1.095 1.637 0.74 0.816 1.044 - 0.61 Tỉ trọng D - 2.7 2.6 2.63 2.72 2.68 - 2.68 Độ ẩm tự nhiên W(%) - 38.6 58.2 29.9 28.2 35 - 19 Độ ẩm gh chảy Wl(%) - 44.3 54.7 30.4 37.2 37.6 - - Độ ẩm gh dẻo Wp(%) - 25.4 39.2 24.5 23.9 24.5 - - Chỉ số dẻo A - 18.9 15.5 5.9 13.3 13.1 - - Độ sệt B - 0.7 1.23 0.915 0.32 0.8 - - Trọng lợng đẩy nổi gđn - 0.81 0.61 0.87 0.95 0.82 0.95 1.03 1.4 Góc ma sát trong j 0 - 5 3 8,6 13 6 25.2 34 N - 7 5 12 28 - 40 60 Điều kiện địa chất thuỷ văn: Mực nước ngầm tương đối ổn định ở độ sâu -6m so với cốt tự nhiên, nước ít ăn mòn. 2). Lựa chọn phương án móng Công trình nhà cao tầng thường có các đặc điểm chính: tải trọng thẳng đứng giá trị lớn đặt trên mặt bằng hạn chế, công trình cần có sự ổn định khi chịu tải trọng ngang Do đó việc thiết kế móng cho nhà cao tầng cần đảm bảo - Độ lún cho phép - Sức chịu tải của cọc - Công nghệ thi công hợp lý không làm hư hại đến công trình đã xây dựng . - Đạt hiệu quả - kinh tế - kỹ thuật Với các đặc điểm địa chất công trình như đã giới thiệu, các lớp đất trên là đất yếu xen kẹp không thể đặt móng cao tầng lên được, chỉ có lớp cuối là cát hạt thô lẫn sỏi cuội có chiều dày không kết thúc tại đáy hố khoan là có khả năng đặt được móng cao tầng. Vậy phương án móng sâu là bắt buộc . Nếu dùng cọc ép sẽ khó đảm bảo khả năng chịu lực đồng thời số lượng cọc có thể lớn, khó thi công và bố trí đài. Mặt khác công trình nằm khá gần khu dân cư nên biện pháp dùng cọc đóng không khả thi. Hơn nữa dù là cọc đóng hay cọc ép thì độ lún của công trình vẫn khá lớn. Vậy ta quyết định dùng phương án cọc khoan nhồi có thể đáp ứng các yêu cầu nêu trên và khắc phục được nhược điểm của các phương pháp cọc đóng hoặc ép. II. Tính toán cọc khoan nhồi 1) Các bước tính toán: - Chọn loại, kích thước của cọc, đài cọc. - Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nền. - Sơ bộ chọn số lượng cọc cần dùng. - Bố trí cọc trên mặt bằng và mặt đứng. - Tính toán và kiểm tra móng theo các điều kiện : + Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. + Kiểm tra sức chịu tải của nền đất. + Kiểm tra lún của nền móng. 2) Chọn đường kính cọc, chiều dài cọc và kích thước đài cọc: Sơ bộ tính toán cho 3 loại tiết diện cọc để lựa chọn: Chọn D = 800 ; D = 1000; D = 1200 Căn cứ vào các lớp địa chất ở trên ta dự kiến cắm cọc vào độ sâu – 44,2m (42.2m so với côt tự nhiên), cắm vào lớp 8 một đoạn 3m (lớp cát thô chặt, có lẫn cuội sỏi). Xác định kích thước đài cọc: Ta dự định đặt mặt trên đài ở độ sâu -3,2m (cách mặt đất tự nhiên 1,2 m , cách mặt lớp 1 là 1,2 m). Điều kiện kiểm tra tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp : h ³ 0,7. hmin Trong đó : h: độ sâu chôn đáy đài . hmin = tg ( 450 -j/2) Với: j = 00 : góc ma sát trong lớp đất phía trên đáy đài gđ= 1,8 (t/m3) : dung trọng tự nhiên của đất trên đáy đài b = 5 m : bề rộng đài móng giả thiết ồH = 27.885T : tổng tải trọng ngang(cặp nội lực 1 cột 13) hmin = tg ( 450 - 00/2) = 1.76 (m). Chọn Hđài = 2 m suy ra đáy đài ở cốt - 5,2 m (cách mặt lớp 3 là 0,9 m hay cách mặt đất tự nhiên 3,2m). Đài cọc nằm trong lớp đất thứ 3. Chiều dài cọc trong phạm vi lớp đất L = 44,2 – 5,2 = 39 m 3) Sức chịu tải của cọc. a – theo vật liệu làm cọc : theo tiêu chuẩn 195: 1997 Pvl = Ru Fb+ RanFa Trong đó: Ru cường độ của bê tông cọc nhồi, do đổ bê tông dưới dung dịch sét Ru = 60 kg/cm2. Fb diện tích tiết diện cọc. Fa diện tích cốt thép dọc trục. Ran cường độ tính toán của cốt thép Ran = Rc/1,5 nhưng không lớn hơn 2200 kg/cm2 Rc giới hạn chảy của cốt thép, chọn thép AII Rc=2800, vậy Ran=2800 KG/cm2 Tính toán cho cọc có d = 800, Fb = 0,502 m2 =50,2 cm2, giả thiết hàm lượng cốt thép là 0.8% nên Fa = 40,16 cm2 chọn 16 ặ 20 có Fa = 50,28 cm2 Vậy Pvl = 60x5020 + 50,28x2800 = 442000 kg = 442 Tấn b. Theo đất nền : Xác định theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền . Xác định theo phương pháp xuyên tiêu chuẩn (SPT). Sức chịu tải cho phép của cọc đơn được tính theo công thức của Meyerhof ( TCXD 205-1998 ): Pgh = Qs + Qc = K1NA+ K2.Ntb.A (KN) N là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc N = A là diện tích tiết diện mũi cọc: Ntb là chỉ số SPT dọc theo thân cọc: A diện tích mặt bên cọc A== 3,14.0,8.39 = 97,97 m2 K1 là hệ số = 120 cho cọc khoan nhồi. K2 là hệ số = 1 cho cọc khoan nhồi. ị Pgh = 120.56.0,502 + 1.26,07.97,97 = 5927,52 KN KN Lấy Fs = 2 Vậy sức chịu tải của cọc D800 mm chọn bằng: [P] = Min (Ptt, Pvl) = Min (4420,2964) = 2964 KN Tính toán tương tự cho cọc có d = 1000 và d = 1200 ta có : D = 800 D = 1000 D = 1200 Pvl = 442 T Pvl = 683.8T Pvl = 899,86 T Pu = 296,4T Pu = 461 T Pu = 626,5 T [P] = 296,4 T [P] = 461 T [P] = 626,5 T 4.Tính móng truc 2B(cột 13) a) Xác định số lượng cọc. Móng M1 ( trục 2B) lực dọc tại chân cột lớn nhất N = 591,248 T n =b. =1,2´ Với d = 1000, n = 1,2´ = 1,54 nên cần 2 cọc b) Tính toán kiểm tra Đài cọc bố trí như hình vẽ, kích thước sơ bộ của đài chọn : 5x2x2 m Từ bảng tổ hợp nội lực tại chân cột ta chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm để tính toán. Nội lực tại chân cột: Cặp nội lực M (kGm) N(kG) 1 75440 549558 2 76729 480809 3 67739 591248 +) Kiểm tra sức chịu tải của cọc: Tính toán móng theo cặp nội lực 3: Tổng tải trọng tác dụng lớn nhất tại chân cột: Nmax = No + Nđ Trong đó: Nô : Tải trọng tính toán tại chân cột. N o= N =591248 kG = 591,248 T Nđ : Trọng lượng tính toán của đài. Chọn sơ bộ chiều cao đài là 2 m Nđ = 2x5x2x2,5´1,1 = 55 T Ncọc : Trọng lượng tính toán của cọc. Ncoc = 0,502x39 x 2,5x1,1 = 53,84 (T) Nm= 591,248 +55= 646,248(T) pmax,min = , pmax,min = Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc : P = Ncọc+ Pmax = 53,84+345,703 = 399,543T < Pcọc= 461 T. P’ = Ncọc + Pmin= 53,84 + 300,544 = 354,384 T > 0 . Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực. +) Tính toán kiểm tra đài cọc : - kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp : Chiều cao đài phải thoả mãn điều kiện sau : P< Trong đó : ho: chiều cao làm việc của đài ho = h – a = 200 – 20 = 180 cm chọn chiều dày bảo vệ a = 20 cm P: Tổng phản lực của các cọc ngoài tháp đâm thủng P= P1+P2 = 345,703 + 300,544 = 643,247 T c,c : khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến đáy tháp đâm thủng c = c = 0,6m , : hệ số xác định theo công thức : Ta có 4,74 Thoả mãn điều kiện : à = 3,35(0,8 + 0,6) 1,8.105= 886,41T Vậy P=643,247 T < 886,41T= à thoả mãn. - Kiểm tra khả năng hàng cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng . Ta có b = 5 m > b+ 2.ho = 0,8 + 2.1,8 = 4,4 m điều kiện : P< k.(b + ho).ho.R Trong đó : P= 345,703 T Hệ số k = f(c/ho) = f(0,6/1,8) = f(0.3) = 1,25 k(b + ho).ho.R = 1,25(0,8 + 1,8).1,8.105 = 614,25T Vậy điều kiện chọc thủng của hàng cọc chọc thủng đài được đảm bảo +) Tính thép đài móng : Xem đài cọc như bản conson chịu tác dụng của lực tập trung là áp lực trên đầu cọc năm trong phạm vi của conson. Hình 4.2. Sơ đồ tính toán cường độ trên tiết diện đứng Lực tập trung tác dụng lên conson: P = 345,703 Tấn Mômen tiết diện tại hai vị trí mép cột: M = P ´ e = 345,703 ´ 1,1 = 380,2733T.m Tiết diện có kích thước b ´ h = 200 ´ 200 Chọn chiều dày lớp bảo vệ a =20 cm đ ho = 200 - 20 = 180 cm Từ cấp độ bền B25 và thép CII tra bảng ta có aR= 0,418 và xR= 0,595 Ta có: am= 0,0405 < aR Từ am tra bảng ta được x = 0,979 Diện tích cốt thép cần thiết: As = 77,069 cm2 Chọn 16f25As = 78,54cm2, khoảng cách giữa các thanh a =10 cm. + Kiểm tra lún cho móng cọc : - Phương pháp dự báo lún: Dùng phương pháp nền biến dạng tuyến tính là thích hợp vì đất dưới mũi cọc chỉ có tốt. Vậy độ lún: S = p.Btđ.w.(1-m2)/E P : ứng suất gây lún p = B: chiều rộng móng E, m môdun biết dạng và hệ số poison của đất w : Hệ số phụ thuộc hình dạng và loại móng. Tra bảng IV-1 sách BT cơ học đất Xác định klhối móng quy ước : Hm = 42,2m Góc mở của đất : 13,3° Ltđ = L + 2Hm x tga = 5 + 2.42,2.tg(13,3/4) =9,9m Btđ = B + 2Hm x tga = 2 + 2.42,2.tg(13,3/4) =6,9m Diện tích đáy móng tương đương : Ftđ = Ltđ x Htđ = 9,9 . 6,9 =68,31m Trong lượng của khối móng tương đương: Wtđ = Wc + Wđài + Wđất W tđ = 2 . 39.3,14.2,5/4 +2.5.2.2,5+1,8.(42,2.68,31-39.3,14-2.5.2) = = 5435,47 Tổng tải trọng đứng ở mũi cọc: N = No +Wtđ = 591,248 /1,2 +5435,47=5928,17 p = = 2,383 T/m2 S = 2,383 x6,9x0,88x(1- 0,32)/6000 = 0,0021 m = 0,21 cm < Sgh = 8 cm Vậy móng đảm bảo độ lún cho phép. Thép cấu tạo khung đài chọn ặ 16 a400 để thi công thuận tiện. + Giằng móng: Giằng móng có tác dụng tăng cường độ cứng tổng thể, hạn chế lún lệch giữa các móng và tiếp thu mô men từ chân cột truyền vào. Kích thước giằng móng 600x1500. 5) Tính móng truc 2 A(cột số hiệu 1) a) Xác định số lượng cọc. Móng M2 ( trục 2A) lực dọc tại chân cột lớn nhất N = 342,202 T n =b. =1,2´ Chọn cọc có d = 800mm, n = 1,2´ = 1,38 nên cần 2 cọc . b) Tính toán kiểm tra Đài cọc bố trí như hình vẽ, kích thước sơ bộ của đài chọn : 4x1,6x2 m Từ bảng tổ hợp nội lực tại chân cột ta chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm để tính toán. Nội lực tại chân cột: Cặp nội lực M (kGm) N(kG) 1 66927 165696 2 66153 363587 3 72454 342202 + Kiểm tra sức chịu tải của cọc: Tính toán móng theo cặp nội lực 3: Tổng tải trọng tác dụng lớn nhất tại chân cột: Nmax = No + Nđ Trong đó: Nô : Tải trọng tính toán tại chân cột. N o= N = 342202 kG = 342,202 T. Nđ : Trọng lượng tính toán của đài. Chọn sơ bộ chiều cao đài là 2 m Nđ = 2´4x2x2,5´1,1 = 44T Ncọc : Trọng lượng tính toán của cọc. Ncoc = 0,502x39x2,5x1,1 = 53,88(T) Nm= 342,202 +53,88 = 396,082 (T) pmax,min = , pmax,min = Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc : Pmax = 201,29 T <Pcọc= 296,4 T. Pmin= 140,91 T> 0 . Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực. b.Tính toán kiểm tra đài cọc : +kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp : Chiều cao đài phải thoả mãn điều kiện sau : P< Trong đó : ho: chiều cao làm việc của đài ho = h – a = 200 – 20 = 180 cm chọn chiều dày bảo vệ a = 20 cm P: Tổng phản lực của các cọc ngoài tháp đâm thủng P= P1+P2 = 201,29+140,91 = 441,38 T c,c : khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến đáy tháp đâm thủng c = 0,4m , : hệ số xác định theo công thức : Ta có 3,9 => à = 3,35(0,8 + 0,4).1,8.105= 759,78 T Vậy P=341,38 T < 759,78 T= à thoả mãn. + Kiểm tra khả năng hàng cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng . Ta có b = 4 m < b+ 2.ho = 0,8 + 2.1,8 = 4,4 m điều kiện : P< k.(b +ho).ho.R Trong đó : P= 341,38 T Hệ số k = f(c/ho) = f(0,4/1,8) = f(0,417) = 1,14 k(b + ho).ho.R= 1,14(0,8 + 1,8).1,8.105= 581,17T Vậy điều kiện chọc thủng của hàng cọc chọc thủng đài được đảm bảo + Tính thép đài móng : Xem đài cọc như bản conson chịu tác dụng của lực tập trung là áp lực trên đầu hai cọc năm trong phạm vi của conson. Hình 4.3. Sơ đồ tính toán cường độ trên tiết diện đứng Lực tập trung tác dụng lên conson: P = 201,29 Tấn Mômen tiết diện tại hai vị trí mép cột: M = P ´ e = 201,29 ´ 0,8= 161,032 T.m Tiết diện có kích thước b ´ h = 160 ´ 200 Chọn chiều dày lớp bảo vệ a = 20 cm đ ho = 200 - 20 = 180 cm Từ cấp độ bền B25 và thép CII tra bảng ta có aR= 0,418 và xR= 0,595 Ta có: am= 0,021 < aR Từ am tra bảng ta được x = 0,989 Diện tích cốt thép cần thiết: As = 32,31cm2 Chọn 9f22 As = 34,21 cm2, khoảng cách giữa các thanh a = 15 cm. + Kiểm tra lún cho móng cọc : - Phương pháp dự báo lún: Dùng phương pháp nền biến dạng tuyến tính là thích hợp vì đất dưới mũi cọc chỉ có tốt. Vậy độ lún: S = p.Btđ.w.(1-m2)/E P : ứng suất gây lún p = B: chiều rộng móng E, m môdun biết dạng và hệ số poison của đất w : Hệ số phụ thuộc hình dạng và loại móng. Tra bảng IV-1 sách BT cơ học đất Xác định khối móng quy ước : Hm = 42,2m Góc mở của đất : 13,3° Ltđ = L + 2Hm x tga = 4 + 2.42,2.tg(13,3/4) =8,9 m Btd =B + 2Hm x tga = 1,6 + 2.42,2.tg(13,3/4) =6,5 m Diện tích đáy móng tương đương : Ftđ = Ltđ x Btđ = 8,9 . 6,5 =57,85 m Trong lượng của khối móng tương đương: Wtđ = Wc + Wđài + Wđất W tđ = 2 . 39 . 3,14. 0,502 . 2,5/4. +1,6.4.2.2,5+1,8.(42,2.57,85 - 39.3,14. 0,502. 2-1,6.4.2) =4882,61T Tổng tải trọng đứng ở mũi cọc: N = No +Wtđ = 342,202 /1,2 +4882,61=5167,78T p = = 4,826 T/m2 S = 4,826x7,3x0,88x(1- 0,32)/6000 = 0,0047 m = 0,47 cm < Sgh = 8 cm Vậy móng đảm bảo độ lún cho phép. Thép cấu tạo khung đài chọn ặ 16 a400 để thi công thuận tiện. + Giằng móng: Giằng móng có tác dụng tăng cường độ cứng tổng thể, hạn chế lún lệch giữa các móng và tiếp thu mô men từ chân cột truyền vào. Kích thước giằng móng 600x1500. Chuẩn bị mặt bằng, định vị tim cọc Chuẩn bị mặt bằng, định vị tim cọc