Đề tài Thiết kế Trụ sở giao dịch và ngân hàng

o TL bản thân dầm 2500x0,22x0,6x1,1 363 2. Do sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều: 1381,59 Cộng và làm tròn 3006 1. Do TL bản thân dầm 2500x0,22x0,3x1,1 181,5 2. Do sàn truyền vào : 414,477 Cộng và làm tròn 596 1. Do trọng lượng bản thân dầm 2500x0,22x0,6x1,1 363 2. Do sàn truyền vào dưới dạng hcn: 1223,694 3. Do sàn truyền vào dưới dạng hình thang(giống tàng 511) 888,425 Cộng và làm tròn 2475 tĩnh tải tập trung TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. Do trọng lượng bản thân dầm 816,75 2. Do TL lương tường xây trên dầm 1065,6 3. Do sàn truyền vào 377,47 Cộng và làm tròn 2260 1. Do trọng lượng bản thâ dầm dọc 1470,15 2. Do sàn truyền vào 1888,94 Cộng và làm tròn 3359 1. Do trọng lượng bản thân dầm dọc 1470,15 2. Do sàn truyền vào 2956,52 Cộng và làm tròn 4697 1. Do trọng lượng bản thân dầm dọc(giống ) 1470,15 2. Do sàn truyền vào 1556,82 Cộng và làm tròn 3027 1. Do TL bản thân dầm 816,75 2. Do sàn truyền vào 467,046 Cộng và làm tròn 1284 B/ Hoạt tải : I/Trường hợp hoạt tải 1 tầng 2 HOẠT TẢI 1 – TẦNG 2 Loại tải Cách tính Kết quả Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều : 390 - Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều: Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang Đổi ra phân bố đều với k = 0,856 465 369,792 Cộng và làm tròn 835 Do tải trọng sàn truyền vào 1435 Do tải trọng sàn truyền vào 1037 Do tải trong sàn truyền vào 2472 Do tải trọng sàn truyền vào 1914 1914 2/Hoạt tải 1 tầng 4,6,8,10 Hoạt tải 1 tầng 4,6,8,10 TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. Do tải trọng sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác 240x7 Đổi ra phân bố đều : 1680 1. Do tải trọng sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều: 465 2. Do tải trọng sàn truyền vào dưới dang hình thang Đổi ra phân bố đều với k = 0,856 369,792 Cộng và làm tròn 835 1. Do sàn truyền vào 3108 3108 của tầng 2 1914 1914 3/Hoạt tải 1 tầng 3,5,7,9,11 Hoạt tải 1 tầng 5,7,9,11 TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 0 2. Do sàn truyền vào 1168 3. Do sàn truyền vào 1814 4/Hoạt tải 1 tầng mái Hoạt tải 1 tầng mái TT Lọa tải trọng và cách tính Kết quả 1. Do sàn truyền vào dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều: 525 2. Do sàn truyền vào dạng h.c.n 108 Cộng và làm tròn 633 1. Do sàn truyền váo dạng hình tam giác Đổi ra phân bố đều: 465 2. Do sàn truyền vào dạng h.c.n 108 Cộng và làm tròn 573 Do sàn truyền vào 1554 1554 Do sàn truyền vào 1526 1526 5/Hoạt tải 2 tầng 2 Hoạt tải 2 tầng 2 TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 0 2. Do sàn truyền vào 1814 6/Hoạt tải 2 tầng 4,6,8,10 Hoạt tải 2 tầng 4,6,8,10 TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. 0 2. Do sàn truyền vào: 1168 3 Do sàn truyền vào: 1814 7/Hoạt tải 2 tầng 3,5,7,9,11 Hoạt tải 2 tầng 3,5,7,9,11 TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. Do sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác 240x7 = 1680 Đổi ra phân bố đều: 1050 1. Do sàn truyền vào dưới dạng tam giác Đổi ra phân bố đều: 465 2. Do sàn truyền vào dưới dạng hình thang Đổi ra phân bố đều với k = 0,856 369,792 Cộng và làm tròn 835 Do sàn truyền vào: 3108 Do sàn truyền vào 1914 8/Hooạt tải 2 tầng mái Hoạt tải 2 tầng mái TT Loại tải trọng và cách tính Kết quả 1. Do sàn truyền vào dạng hình tam giác: Đổi ra phân bố đều: 101 2. Do sàn truyền vào dạng h.c.n 108 3. Do sàn truyền vào 620 4. Do sàn truyền vào 907 C/ tải trọng gió : Công trình xây dựng tại thành phố Hải Dương, thuộc vùng gió III-B, có áp lực gió đơn vị: . Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nen có địa hình dạng C. Công trình cao dưới 40 m nên ta chỉ xét đến tác động tĩnh của tải trọng gió. Tải trọng gió truyền lên khung dược tính theo công thức : Gió đẩy: Gió hút: Trong đó: - giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng gió(xem phụ lục 17 và 18) n – hệ số độ tin cậy, xem phụ lục 19, thường lấy n = 1,2; k – hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình(phụ lục 20 và 21) c – hệ số khí động,phụ thuộc kích thước, hình dáng công trình và cả những công trình lấy theo phụ lục 22. Bảng tính toán hệ số k Tầng H tầng (m) Z(m) k (m) 1 4,2 4,2 0,512 2 3,8 8 0,612 3 3,8 11,8 0,689 4 3,8 15,6 0,747 5 3 ,2 18,8 0,786 6 3 ,2 22 0,818 7 3, 2 25,2 0,847 8 3,2 28,4 0,876 9 3,2 31,6 0,903 10 3,2 34,8 0,928 11 3,2 38 0,954 Bảng tính toán tải trọng gió Tầng H (m) Z (m) k n B(m) (daN/m) (daN/m) 1 4,2 4,2 0,512 1,2 7,2 0,8 0,6 442 332 2 3,8 8 0,612 1,2 7,2 0,8 0,6 529 397 3 3,8 11,8 0,689 1,2 7,2 0,8 0,6 595 446 4 3,8 15,6 0,747 1,2 7,2 0,8 0,6 645 484 5 3,2 18,8 0,786 1,2 7,2 0,8 0,6 679 509 6 3,2 22 0,818 1,2 7,2 0,8 0,6 707 530 7 3,2 25,2 0,847 1,2 7,2 0,8 0,6 732 549 8 3,2 28,4 0,876 1,2 7,2 0,8 0,6 757 568 9 3,2 31,6 0,903 1,2 7,2 0,8 0,6 780 585 10 3,2 34,8 0,928 1,2 7,2 0,8 0,6 802 601 11 3,2 38 0,954 1,2 7,2 0,8 0,6 824 618 Tải trọng gió trên mái qui về lực tập trung đặt ở đầu cột và được xác định theo công thức : (daN) (daN) Với h: chiều cao tường chắn mái; h = 0,9 m (daN) *)Sơ đồ các trường hợp tải trọng tác dụng vào khung: D/ Xác định nội lực Từ các thành phần tải trọng xác định được ở trên, ta lập sơ đồ KC của khung K2 trong SAP 2000 với một số điểm cần lưu ý sau : - Các cột có tiết diện thay đổi theo chiều cao nên trục của chúng lệch nhau, để đơn giản cho các thao tác tính toán và giảm bớt số phần tử không cần thiết, ta lấy trục khung theo trục của các cột tầng trên cùng với xu hướng thiên về an toàn. - Kết cấu thực tế có trục dầm lệch nhau nhưng trong SAP 2000 ta vẫn lấy cùng một mức theo trục của dầm có chiều cao 700 mm vì nó có khẩu độ lớn hơn và có số nhịp nhiều hơn. Các số liệu đầu vào (Input ...) và kết quả tính toán (Output ...) được thể hiện trong phần phụ lục . Dựa vào các kết quả trên ta tiến hành tổ hợp nội lực với tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 . Chỉ có các phần tử được tính toán ở trong các bảng tổ họp . chương Iii : tính toán một sàn điển hình I / Sơ đồ ô sàn Ta tính toán sàn tầng 5 là sàn tầng điển hình . Mặt bằng kết cấu như sau : Có 8 loại ô sàn chính gồm cả hai loại là ô bản loại dầm và ô bản kê 4 cạnh . Các ô sàn đều được tính theo sơ đồ khớp dẻo vì trong một số ô sàn có khu vệ sinh nhưng khômg thể tách riêng chúng ra để tính theo sơ đồ đàn hồi. Mặt khác trong các ô đó lại có tường gạch xây trực tiếp lên và tải trọng đó đã được kể vào theo dạng phân bố đều trên toàn sàn nên đã thiên về hướng an toàn cho các phần của ô sàn không có tường đặt lên . Để tăng độ cứng cho sàn theo phương án nêu trên, ta chọn cách đặt cốt thép thành hai lưới đều ở phía trên và dưới bản sàn. Cốt thép ở mỗi lưới được lấy theo kết quả tính với mômen lớn nhất của phía ô sàn đó . II/ Tính toán các ô sàn : Bê tông B20 có Nếu thép thì dùng thép AI có ; Nếu thép thì dung thép AII có ; 1/ Tính ô sàn 1 : a/ Tải trọng : * Tải trọng toàn phần : lấy theo các bảng đã lập ở Chương III + Tĩnh tải : gtt = 816,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 240 daN/m2 . * Tải trọng của tường kê trong ô sàn : tường 110; chiều dài tổng cộng : 6,78 + 2. (3,6 + 2,4 – 0,9 – 0,7 ) = 15,58 m tổng trọng lượng : 0,15. 3,2. 15,58 .1800. 1,2 = 16153 daN ị quy về tải phân bố đều : 16153 / (6,78. 6,98) = 341 daN/m2 . Vậy ta có tải trọng toàn phần là : qb = 861,6 + 240 + 341 = 1443 daN/m2 . b/ Sơ đồ tính toán ô sàn : Ta có l2 x l1 = 6,98 x 6,78 (m) ị l2/l1 = 1,029 < 2 , biên của ô sàn là các dầm tương đối lớn (60 x 22 cm) ị Sơ đồ tính là bản kê bốn cạnh có ngàm ở bốn phía. Chiều dày sàn đã chọn là : d = 16 cm = h Ta dự kiến cốt thép đều theo mỗi phương được bố trí đều nhau. Do đó dựa vào lập luận về tính toán theo sơ đồ khớp dẻo, ta lập phương trình chứa các mômen như sau : Lấy M1 là ẩn số chính và quy định tỷ số q =; Ai = ; Bi = ta sẽ được một phương trình một ẩn M1 với các tham số q, Ai, Bi tra bảng phụ thuộc vào tỷ số r = Ô sàn 1 có : r = 1,0064 ằ 1ị tra bảng được: q = 1; A1=B1=1,2 và A2 = B2 = 1,2 Thay vào phương trình ta có : ị (daN.m) Vậy ta có : M1 = 1293 (daN.m) = M2 ; MA1= MB1 = MA2= MB2 = 1552 (daN.m) . c/ Tính cốt thép Bố trí cốt thép theo phương cạnh ngắn ở dưới, cốt thép theo phương cạnh dài ở trên nên mỗi ô sàn ta đều có h01 > h02 . * Theo phương cạnh ngắn : Dự kiến dùng thép f8, lớp bảo vệ 1,5 cm ị a = 1,5 + 0,8/2 = 1,9 cm ; h01 = 16 - 1,9 = 14 (cm) Ta tính toán và cấu tạo cốt thép cho trường hợp cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật, bề rộng b = 1m, h = 0,16 m. + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 1293 daN.m Ta có : < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Kiểm tra : m = > mmin = 0,05% Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a140 . + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 1552 (daN.m) < Ad = 0,3 m = > mmin = 0,05% Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a110 * Theo phương cạnh dài : Nhận thấy trị số mômen tính toán của bản sàn theo phương này bằng các trị số tương ứng của phương cạnh ngắn nên ta bố trí cốt thép giống như đã tính ở trên . Tuy nhiên vì cốt thép theo phương cạnh dài bố trí ở phía trong nên có chiều cao tính toán h02 = h01 – 0,8 = 14 – 0,8 = 13 (cm) < h01 , do vậy ta kiểm tra : + Cốt thép chịu mô men dương có : M2 = 1293 kG.m ị < ao = 0,58 > M2 = 116200 daN.cm ị Cốt thép đã chọn là đủ . + Cốt thép chịu mô men âm có : MA2 = 1552 daN.m ị < ao = 0,58 > M2 = 139200 daN.cm ị Cốt thép đã chọn là đủ . 2/ Tính ô sàn 2 : a/ Tải trọng : * Tải trọng toàn phần : + Tĩnh tải : gtt = 861,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 240 daN/m2 . * Tải trọng của tường kê trong ô sàn : tường 110; chiều dài tổng cộng : 6,78 + 2. (3,75 + 2,4 – 0,9 – 0,7 ) = 15,88 m tổng trọng lượng : 0,15. 3,2. 15,88 .1800. 1,2 = 16464 daN ị quy về tải phân bố đều : 16464 / (6,78. 7,28) = 334 daN/m2 . Vậy ta có tải trọng toàn phần là : qb = 816,6 + 240 + 334 = 1391 daN/m2 . b/ Sơ đồ tính toán ô sàn : Ta có l2 x l1 = 7,28 x 6,78 (m) ị l2/l1 = 1,074 < 2 ị Sơ đồ tính như hình vẽ dưới : Ô sàn 2 có : r = 1,0183 ị tra bảng ta có q = 0,97; A1=B1=1,2 và A2 = B2 = 1,16 Thay vào phương trình ta có : ị (daN.m) Vậy ta có : M1 = 1208 (daNm) ; M2 =1172 (daN.m) MA1= MB1 = 1450 (daNm) ; MA2= MB2 = 1401 (daN.m) . c/ Tính cốt thép * Theo phương cạnh ngắn : a = 1,9 cm ; h01 = 16 - 1,9 = 14 (cm) + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 1208 daN.m Ta có : < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Kiểm tra : m = > mmin = 0,05% Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a130 . + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 1450 (daN.m) < Ad = 0,3 Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a110 * Theo phương cạnh dài : Cốt thép được chọn và bố trí giống phương cạnh ngắn, ta kiểm tra : + Cốt thép chịu mô men dương có : M2 = 1172 daN.m ị < ao = 0,58 A = a.(1 – 0,5. a) = 0,0408 Mgh = A. Rn . b . h022 = 119341,5 > M2 = 117200 daN.cm ị Cốt thép đã chọn là đủ . + Cốt thép chịu mô men âm có : MA2 = 1401 daN.m ị < ao = 0,58 A = a.(1 – 0,5. a) = 0,048 Mgh = A. Rn . b . h022 = 14044,5 > M2 = 140100 daN.cm ị Cốt thép đã chọn là đủ . 3/ Tính ô sàn 3 : a/ Tải trọng : * Tải trọng toàn phần : + Tĩnh tải : gtt = 816,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 360 daN/m2 . qb = 816,6 + 360 = 1221 daN/m2 . b/ Sơ đồ tính toán ô sàn : Ta có l2 x l1 = 7,28 x 5,98 (m) ị l2/ l1 = 1,217 < 2 ị Sơ đồ tính như hình vẽ dưới : Ô sàn 2 có : r = l2/ l1 = 1,217 ị tra bảng ta có q = 0,7; A1=B1=1,1 và A2 = B2 = 0,85 Thay vào phương trình ta có : ị (daN.m) Vậy ta có : M1 = 966 (daN.m) ; M2 =676 (daN.m) MA1= MB1 = 1062,1 (daNm) ; MA2= MB2 = 821 (daN.m) . c/ Tính cốt thép * Theo phương cạnh ngắn : a = 1,9 cm ; h01 = 16 - 1,9 = 14 (cm) + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 966 daN.m Ta có : < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a170 . + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 1062,1 daN.m Ta có : < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a150 . * Theo phương cạnh dài : a = 3 cm ; h01 = 14 - 3 = 13 (cm) + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 676 (daN.m) < Ad = 0,3 Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a220 + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 820,71 (daN.m) < Ad = 0,3 Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a190 . 4/ Tính ô sàn 4 : a/ Tải trọng : + Tĩnh tải : gtt = 861,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 360 daN/m2 . ị qb = 861,6 + 360 = 1221 daN/m2 b/ Tính cốt thép : Ta có l2 x l1 = 7,28 x 1,88 (m) ; tỷ số l2/l1 = 7,28/1,88 = 3,8564 > 2 ị bản chịu lực theo một phương cạnh ngắn . Theo phương cạnh ngắn, ta cắt dải bản rộng 1 m để tính toán . Bản ngàm hai đầu vào các dầm phụ ( kích thước 60 x 22 cm ) ị Sơ đồ tính bản là dầm hai đầu ngàm có ltt = 1,88 m . - Mô men âm tại hai đầu : - Mô men dương tại giữa nhịp : + Cốt thép chịu mô men dương : chọn a = 2 cm ị h0 = 16 – 2 = 14 cm < Ad = 0,3 Vậy : Kiểm tra hàm lượng thép : m = < mmin = 0,05% ị chọn theo yêu cầu cấu tạo : f8a200 có m = 0,16 % + Cốt thép chịu mô men âm : chọn a = 2 cm ị h0 = 16 – 2 = 14 cm < Ad = 0,3 Vậy : ị chọn theo yêu cầu cấu tạo : f8a200 có m = 0,16 % * Theo phương cạnh dài : Ta chọn thép theo cấu tạo là f8a250 cho cả hai lớp trên và dưới . Kiểm tra : a = ị Fa = 2,012 (cm2) ị m = 0,126 > 0,05 (%) 5/ Tính ô sàn 5 : a/ Tải trọng : * Tải trọng toàn phần : + Tĩnh tải : gtt = 861,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 240 daN/m2 . * Tải trọng của tường kê trong ô sàn : tường 110; chiều dài tổng cộng : 5,98 + 2. (3,6 + 2,1 – 0,9 – 0,7 ) = 14,18 m tổng trọng lượng : 0,15. 3,2. 14,18 .1800. 1,2 = 14702 daN ị quy về tải phân bố đều : 14702 / (5,98. 6,98) = 352 daN/m2 . ị tải trọng toàn phần là : qb = 861,6 + 240 + 352 = 1454 daN/m2 . b/ Sơ đồ tính toán ô sàn : Ta có l1 x l2 = 6,98 x 5,98 (m) ị l2/ l1 = 1,2 < 2 ị Sơ đồ tính như hình vẽ dưới Ô sàn 5 có : r = l2/ l1 = 1,2 ị tra bảng ta có q = 0,75; A1=B1=1,1 và A2 = B2 = 0,9 Thay vào phương trình ta có : ị (daN.m) ị M1 = 1153 (daN.m) ; M2 =865 (daN.m) MA1= MB1 = 1268 (daN.m) ; MA2= MB2 = 1038 (daN.m) . c/ Tính cốt thép * Theo phương cạnh ngắn : a = 1,9 cm ; h01 = 1 - 1,9 = 14 (cm) + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 1153 daN.m < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a140 . + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 1268 daN.m < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Chọn cốt thép f8, có fa = 0,503 (cm2) Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a130 * Theo phương cạnh dài : a = 3 cm ; h01 = 16 - 3 = 13 (cm) + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 865 (daN.m) < Ad = 0,3 Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a180. + Cốt thép chịu mô men âm : MB1 = MA1 = 1038 (daN.m) < Ad = 0,3 Khoảng cách cốt thép yêu cầu là : a = (cm) ị chọn f8a150 . 6/ Tính ô sàn 6 : a/ Tải trọng : + Tĩnh tải : gtt = 798,6 daN/m2 . + Hoạt tải : ptt = 360 daN/m2 . ị qb = 798,6 + 360 = 1159 daN/m2 b/ Tính cốt thép : Ta có l2 x l1 = 7,28 x 1,58 (m) ; tỷ số l2/l1 = 7,28/1,58 = 4,58 > 2 ị bản loại dầm . Biên ngoài của bản liên kết với một dầm nhỏ 300 x 220 nên có thể coi đó là gối tựa, có mômen bằng không . - Mô men âm tại đầu ngàm : - Mô men dương tại giữa nhịp : Giống như ô sàn 4, mômen trên ô sàn này có giá trị tính toán nhỏ, nhưng nếu quan niệm ô sàn có dạng công xôn thì nội lực sẽ lớn hơn nhiều. Tuy nhiên dầm 350 x 250 ở biên và tường đỡ dưới sàn cũng tham gia nhận tải trọng nên sơ đồ nêu trên là không thực sự rõ ràng. Để đảm bảo chịu lực, ta chọn biện pháp cấu tạo như sau : + Cốt thép dọc đặt theo cạnh ngắn lấy bằng giá trị tương ứng với nó của ô sàn phía trong . + Cốt thép cấu tạo chọn f8a250 ở lưới dưới và f8a200 ở lưới trên . Chương iv : Tính cốt thép khung K2 I - tính cốt thép cột A/ vật liệu sử dụng : Bê tông cấp độ bền B20 có: ; Cốt thép nhóm : AI có : AII có : * Nhận xét : - Cột tầng 1 , 2 , 3 , 4 có tiết diện giống nhau ị ta dự kiến bố trí cốt thép giống nhau. Và khi tính cốt thép ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm nhất có trong các tiết diện từ tầng 1 á 4 để tính toán. Tương tự đối với các cột tầng 5 , 6 , 7 và các tầng 8 , 9 , 10 , 11 . - Các cặp nội lực nguy hiểm nhất là : cặp có trị số mô men tuyệt đối lớn nhất , cặp có độ lệch tâm lớn nhất , cặp có giá trị lực dọc lớn nhất . Những cặp có độ lệch tâm lớn thường gây nguy hiểm cho vùng kéo . Những cặp có giá trị lực dọclớn thường gây nguy hiểm cho vùng nén . Còn những cặp có mômen lớn thường gây nguy hiểm cho cả vùng kéo và vùng nén . B/ Tính toán cốt thép : 1. Cột tầng 1. trục A(C4-1): b x h = 50 x 90 cm a/ Số liệu tính toán : Chiều dài tính toán: Giả thiết a = = 5 cm độ mảnh ố bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc. Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc . Độ lệch tâm ngẫu nhiên: Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và đươc ghi ở bảng sau: Ký hiệu cặp nội lực Đặc điêm của cặp nội lực M (kN.m) N (kN) (cm) (cm) (cm) 1 152,44 -5072,6 3 3 3 2 145,91 -5582,05 2,6 3 3 3 152,4 -5072,6 3 3 3 b/Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 M = 152,44 (kN.m) = 1524400(daN.cm) N = 5072,6(kN) = 507260(daN). +) +)Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII +) . +) Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé. +) Xác định x theo phương pháp đúng dần: Đặt . =4,66 c/ Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2 M = 145,91(kN.m) = 1459100(daN.m) N = 5582,05(kN) = 558205(daN) +) 1.3 + 90/2 – 5 = 43(cm) +) +) Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé. +)Tính lại x theo phương pháp đúng dần (cm) +) . d/ Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3 (giống cặp 1) +)Nhận xét Cặp nội lực 2 đòi hỏi lượng thép bố trí là lớn nhất. Vậy ta bố trí cốt thép cột C4-1 theo . +) Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh : ; . +)Hàm lượng cốt thép: Chọn có để bố trí thép đối xứng cho toàn cột. Theo phương cạnh dài ta đặt thêm (cốt giá để đảm bảo điều kiện cấu tạo trong cột). 2/ Cột tầng 5 trục A( C4-5): 50x70 cm a/ Số liệu tính toán Chiều dài tính toán . Giả thiết Độ mảnh Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc: . Độ lệch tâm ngẫu nhiên . Tổ hợp nội lực sử dụng tính là: Ký hiệu cặp nội lực Đăc điểm của cặp nội lực M (kN.m) N (kN) (cm) (cm) (cm) 1 -81,53 -3391,7 2,4 2,3 2,4 2 56,89 -3581,79 1,5 2,3 2,3 3 -81,53 -3391,7 2,4 2,3 2,4 b/ Tính thép đối xứng cho cặp 1 M = -81,53(kN.m) = 815300(daN.m); N = -3391,7(kN) = -339170(daN); +) ; +) Sử dụng bêtông cấp độ bền B20, thép AII . +) . +) Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé; +) Xác định x theo phương pháp đúng dần : Đặt . . c/ Tính thép đối xứng cho cặp 2 M = 56,89(kN.m) = 568900(daN.m). N = 3581,79(kN) = 358179(daN). +) . +) Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé. +) Tính lại x theo phương pháp đúng dần 73,56(cm). +) . d/ Tính thép đối xứng cho cặp 3 ( giống cặp 1) +) Nhận xét: Ta thấy cả 3 cặp nội lực đều cho hàm lượng cốt thép quá nhỏ(), chọn cốt thép theo hàm lượng tối thiểu . Bố trí theo điều kiện cấu tạo có > 0,792. Theo phương cạnh dài ta đặt thêm (cốt giá để đảm bảo điều kiện cấu tạo trong cột). 3/ Cột tầng 8 trục A(C4-8): 50x50 cm a/ Số liệu tính toán Chiều dài tính toán . Giả thiết a = = 5 cm . . Độ mảnh bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc. Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc Độlệch tâm ngẫu nhiên: . Bảng nội lực và độ lệch tâm của cột Ký hiệu cặp nội lực Đặc điểm của cặp nội lục M (kN.m) N (kN) (cm) (cm) (cm) 1 -74,25 -1778,93 4,2 1,67 4,2 2 67,64 -1899,76 3,6 1,67 3,6 3 -74,25 -1778,93 4,2 1,67 4,2 b/ Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1 M = -74,25 (kN.m) = 742500 (daN.cm); N = -1778,93 (kn) = 177893 (daN); + . Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII ; ; + Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé; + Tính lại x theo phương pháp đúng dần . + ; + ; c/ Tính thép đối xứng cho cặp 2 M = 67,64 (kn.m) = 676400 (daN.cm); N = 1899,76 (kN) = 189976 (daN); + ; + ; + Xảy ra trường hợp , nén lệch tâm bé; + Tính lại x theo phương pháp đúng dần + + . d/ Tính thép dối xứng cho cặp 3 ( giống cặp 1 ) +) Nhận xét Ta thấy cả 3 cặp nội lực đều có hàm lượng cốt thép quá nhỏ(), chọn cốt thép theo hàm lượng tối thiểu . Bố trí theo điều kiện cấu tạo có . Theo phương cạnh dài ta đặt thêm (cốt giá để đảm bảo điều kiện cấu tạo trong cột ). 4/ Tính toán cốt thép đai cho cột + Đườngkính cốt đai .Ta chọn cốt đai nhóm AI + Khoảng cách cốt đai “s” - Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc Chọn s = 100 (mm). - Các đoạn còn lại Chọn s = 200 (mm). II/ Tính toán cốt thép dầm 1/ Vật liệu sử dụng: Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có . Sử dụng thép dọc nhóm AII có . Tra bảng phụ lục 9 và 10(sách “Khung bê tông cốt thép toàn khối” – PGS.TS.Lê Bá Huế chủ biên) ta có: . 2/ Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 3, nhịp AB(bxh = 22x60 cm) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm : + Gối B : + Gối A : + Nhịp AB : Do hai gối có mômen gần bàng nhau nên ta lấy giá trị mômen lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả hai. a) Tính cốt thép cho gối A và B (mômen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22x60 cm. Giả thiết a = 4(cm) . Tại gối A và B, với M = 330,35(kN.m) . Có . Kiểm tra hàm lượng cốt thép: . Chọn cốt thép có và chiều dày lớp bảo vệ là 25 mm Hợp lý. Kiểm tra: an toàn. Hợp lý. b) Tính cốt thép cho nhịp AB (mômen dương): Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a = 4 (cm) . Giá trị độ vươn của cánh lấy bé trong các trị số sau: - Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn 0,5.(7,2-0,22)=3,49(m); - 1/6 nhịp cấu kiện : 7/6 = 1,17(m); Tính ; Xác định: . Có => Truc trung hòa đi qua cánh. Giá trị : . Có . Kiểm tra hàm lượng cốt thép: . Chọn thép có và chiều dày bảo vệ là 25 mm Hợp lý Kiểm tra: => an toàn => Hợp lý. 3/ Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm: + Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Q = 211,34(kN) + Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với Giá trị : . + Chọn a = 4 cm . + Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: . Do chưa có bố trí cốt đai nên ta giả thiết . Ta có: . Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính. + Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên . . Cần phải đặt cốt đai chịu cắt. + Xác định giá trị . Do dầm có phần cánh nằm trong vùng kéo . + Xác định giá trị : . + . + Ta có . . + Giá trị tính toán: . + Giá trị . + Giá trị . + Yêu cầu nên ta lấy giá trị để tính cốt đai. + Sử dụng đai số nhánh n = 2. Khoảng cách s tính toán : . + Dầm có h = 60 cm > 45 cm . + Giá trị : . + Khoảng cách thiết kế của cốt đai Chọn s = 20 (cm) = 200 (mm). Ta bố trí cho dầm. + Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diên nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã có bố trí cốt đai : với . Dầm bố trí có ; . -. - Ta thấy : . Ta có : . Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính. 3/ Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 3 nhịp BC (bxh = 22x30 cm ) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: + Gối C : ; + Gối B : ; + Nhịp BC : (kN.m); + Tính thép cho gối C (momen âm) Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22x30 (cm) Giả thiết a = 4 (cm) Tại gối C, với M = 32,44(kN.m), Có . . . Kiểm tra hàm lượng cốt thép . Chọn có và chiều dày lớp bảo vệ là 25 mm => Hợp lý. Kiểm tra : => An toàn. => Hợp lý. + Tính thép cho gối B ( momen âm ) Tính theo tiết diện chữ nhật bx = 22x30 (cm). Tại gối B với . Kiểm tra hàm lượng cốt thép . Chọn có . + Tính thép nhịp BC ( momen dương ) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với . Giả thiêt a = 4 cm Giá trị độ vươn của cánh lấy bé hơn trị số sau -Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5(7,2-0,22) = 3,49 (m) -1/6 nhịp cấu kiện : 2,1/6 = 0,35(m) Tính ; Xác định : ; Có trục trung hòa đI qua cánh. Giá trị : . Có , . . Lượng thép này quá nhỏ nên ta sẽ bố trí theo yêu cầu về cáu tạo. 4/ Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 3 nhịp CD (bxh = 2x60 cm ) Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lưc nguy hiểm nhát cho dầm : + Gối C : ; + Gối D : ; + Nhịp CD : ; + Tính cốt thép cho gối C ( momen âm ): Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22x60 cm. Giả thiêt a= 4(cm) Tại gối C với . . Kểm tra hàm lượng cốt thép . Chọn có . + Tính cốt thép cho gối D ( momen âm ) Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 22x60 cm Giả thiết a =4 (cm) Tại gối D với . . Kiểm tra hàm lượng cốt thép . Chọn có . + Tính cốt thép cho nhịp CD ( momen dương ) Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với. Giả thiết a = 4 cm Giá trị độ vươn của cánh : Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc 0,5(7,2-0,22) = 3,49 (m). - 1/6 nhịp cấu kiện : 6,2/6 =1,03 (m). . Tính . Xác định : . Có trục trung hòa đi qua cánh. Giá trị : . Có , . Kiểm tra hàm lượng cốt thép . Chọn có . Chương v : Tính toán cầu thang bộ I. cấu tạo thang 1. Số liệu tính toán : Sử dụng Bê tông cấp độ bền B20 có , ; Cốt thép nhóm : Nếu thì dùng thép AI có: ; Nếu thì dùng thép AII co: ; Ta có sơ đồ kết cấu thang như sau : Bậc thang có kích thước là : 150 x 300 ( m m ) với thang tầng 1. Cầu thang gồm hai vế V1 và V2 mỗi vế 13 bậc và chiếu nghỉ CN . Chiều dày bản thang và chiếu nghỉ đều chọn 120 mm. Các vế thang và chiếu nghỉ đều được tựa vào tường 220 ngoài các phần liên kết với sàn, cột và lõi thang. Đây là phương án thiết kế không có cốn thang đang phổ biến hiện nay với ưu điểm đơn giản và thẩm mỹ. Dầm thang DT có nhiệm vụ làm tăng độ cứng cho hệ kết cấu và có tiết diện 250 x 350 . Với cấu tạo như trên ta tính bản thang theo sơ đồ bản loại dầm với hai gối tựa là hai đầu bản liên kết vói dầm DT và với chiếu nghỉ . Chiếu nghỉ và dầm thang được tính toán như các cấu kiện BTCT cơ bản thông thường. 2. Tải trọng a. Tĩnh tải : Bao gồm tải bản thân và các lớp hoàn thiện trên nó, ta có bảng thống kê các lớp cấu tạo và khối lượng như sau : Các lớp cấu tạo d (mm) Tải trọng tiêu chuẩn ( daN/ m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán ( daN/m2) 1 2 3 4 5 - Lớp Granit: (g = 2000 daN/m3 ) - Bậc xây gạch 150 x 300 có: (g = 1800) - Vữa lót (g = 1800) - Bản thang BTCT (g = 2500) - Vữa trát (g = 1800) 20 -- 15 120 10 40 121 27 300 18 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 48 150 32,4 330 21,6 S 582 Vậy giá trị tĩnh tải là : gtt = 582 (daN/m2) Phần tĩnh tải tác dụng vuông góc với bản thang là : (daN/m2) (2100 là chiều cao của 14 bậc thang) ở chiếu nghỉ không có bậc gạch xây nên tĩnh tải tính toán tìm được là : gtt = 432 (daN/m2) b. Hoạt tải : Với cầu thang : ptc = 300 (daN/m2) Hoạt tải tính toán : ptt = n . ptc = 1,2 . 300 (daN/m2) Vậy thành phần hoạt tải tác dụng theo phương vuông góc với bản thang là : (daN/m2) ị tải trọng toàn phần tác dụng lên bản thang V1 và V2 như sau : gb = 513 + 317 = 830 (daN/m2) ị tải trọng toàn phần tác dụng lên bản chiếu nghỉ CN là : gc = 432 + 317 = 749 (daN/m2) . II. tính toán bản thang V1 1/ Nội lực : Khi xác định nội lực, ta coi bản thang như một dầm có tiết diện b x h = 1240 x 120 . Liên kết thực tế của bản với chiếu nghỉ là gối đàn hồi nhưng để đơn giản cho tính toán và thiên về an toàn ta coi như đó là gối tự do; còn liên kết của bản với dầm thang coi là gối cố định . Với sơ đồ trên ta có các thành phần nội lực tính cho 1 m bề rộng bản thang như sau: 2131 (daN.m) ị với bản rộng 1,24 m có : Mtt = 2643 (daN.m) 1850 (daN) ị với bản rộng 1,24 m có : Qtt = 2294 (daN) 2. Tính cốt thép a. Cốt theo phương cạnh dài * Cốt chịu mô men dương : Mtt = 2643 (daN.m) Dự kiến dùng f = 12, lớp bảo vệ dày 1,5 cm ị ho= 12 – 2 = 10 (cm) < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Khoảng cách cốt thép : a = (cm) Vậy ta chọn thép theo cấu tạo : f12 a120 Với f12 a120 ta có diện tích thép yêu cầu là : Fa = 11,31 (cm2) ứng với 10 f12 Hàm lượng thép : m = > mmin = 0,05% * Cốt thép chịu mô men âm : tương tự ta chọn thép theo trên là f12 a120 và đặt trong đoạn 1/4 nhịp kể từ gối (dài 103 cm) b. Cốt thép theo phương cạnh ngắn : Vì nội lực theo phương cạnh ngắn nhỏ hơn khá nhiều theo phương cạnh dài nên cốt thép được chọn theo cấu tạo f6a150 . c. Kiểm tra khả năng chịu cắt : Giống như loại cấu kiện dầm, ta tìm : * Khả năng chịu cắt theo điều kiện hạn chế : Ta có : k0 . Rb . b .h0 = 0,35 . 115 . 124 .10 = 49910 daN > Qtt = 2294 daN ị bản thân bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính . * Khả năng chịu cắt theo điều kiện tính toán : Ta có : k1 . Rbt . b . h0 = 0,6 . 9 . 124 . 10 = 6696 daN > Qtt = 2294 daN ị bản thân bê tông đủ khả năng chịu cắt do đó ta không phải tìm thêm biện pháp cấu tạo . Bản thang V2 có sơ đồ tương tự bản V1 nên ta lấy số liệu thiết kế cốt thép như trên . II. tính toán bản chiếu nghỉ Ta có l1 x l2 = 1,54 x 2,89 (m) ị l2/ l1 = 1, 877 < 2 ị Sơ đồ tính như hình vẽ dưới : ị Với bản kê tự do, tra bảng ta có m = 0,08931 (nội suy), q = (l1 / l2 )2 = 0,3 Công thức tính bản kê tự do : (daN.m) ị M02 = q. M01 = 48 (daN.m) c/ Tính cốt thép * Theo phương cạnh ngắn : a = 1,9 cm ; h01 = 12 - 1,9 = 10 (cm), b = 100 cm + Cốt thép chịu mô men dương có : M1 = 159 daN.m < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : ị quá ít Chọn cốt thép theo cấu tạo là f8a200 có m = 0,3 % và do M02 cũng rất nhỏ nên ta không cần tính cốt thép theo phương cạnh dài nữa mà đặt theo cấu tạo f8a200 . III. tính toán dầm thang 1. Sơ đồ và tải trọng Ô sàn có kích thước lt1 x lt2 = 1,555 x 3 (m) Tải trọng truyền từ 2 bản thang dạng phân bố đều qv và từ sàn chiếu tới có dạng phân bố tam giác qtg được quy về phân bố đều theo nguyên tắc tương đương về nội lực là 5.qtg / 8 : + qv = Q = 1850 (daN/m) + sàn chiếu tới có tải trọng toàn phần như tải hành lang, ... đã tính ở trên : qs = 1010 daN/m2 ị qtg = qs . lt1 / 2 = 1010 . 1,555 / 2 = 785,3 (daN/m) ị 5.qtg /8 = 490 (daN/m) Tổng tải quy về phân bố đều tác dụng lên dầm thang DT là qtt = 2340 daN/m Dầm được tính theo sơ đồ có hai đầu ngàm nên nội lực tính toán như sau : tại 2 gối : M- = qtt . l2 / 12 = 1756 (daN.m) ; Q = q. l/2 = 3501 (daN) tại giữa nhịp : M+ = qtt . l2 / 24 = 878 (daN.m) . 2. Tính toán cốt thép a. Cốt dọc * Cốt chịu mô men âm : M = 1756 (daN.m) Giả thuyết a = 3cm ị h0= h – a = 35 – 3 = 32 (cm) Ta có : < Ad = 0,3 Vậy diện tích cốt thép yêu cầu là : Vậy chọn theo cấu tạo : 2f16 có Fa = 4,02 (cm2) ; hàm lượng 0,5 % * Cốt chịu mô men dương : M = 878 (daN.m) Ta thấy mô men dương ở giữa nhịp chỉ bằng một nửa giá trị mô men âm ở hai gối. Do đó, tương tự như tính mô men cốt chịu mô men âm, ta cũng chọn cốt cấu tạo 2f16 đảm bảo điều kiện chịu lực. b. Cốt ngang * Kiểm tra điều kiện hạn chế : Kiểm tra theo công thức : k0.Rb.b.h0 > Qmax Vế trái bằng : 0,35. 115. 25. 32 = 32200 (daN) > Qmax= 3501 (daN) Vậy bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất chính. * Kiểm tra điều kiện tính toán : Ta có : 0,6.Rbt.b.h0 = 0,6. 9. 25. 32 = 4620 (daN) > Qmax= 3501 (daN) Như vậy bản thân bê tông đã đủ khả năng chịu cắt, ta chọn cốt đai theo cấu tạo : chọn cốt đai f6 hai nhánh (n = 2) và khoảng cách giữa các đai là : u = uct = ị u = 150 mm Vậy ta chọn cốt đai là f6a150. CHƯƠNG Vi : tính toán móng + Thiết kế móng trục 2 I - các số liệu ban đầu : 1. Số liệu địa chất công trình : Theo báo cáo khảo sát địa chất, khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, từ trên xuống dưới gồm các lớp đất có chiều dày ít thay đổi trong phạm vi mặt bằng xây dựng. Thí nghiệm được tiến hành ở đây là xuyên tiêu chuẩn SPT để có được trị số N30 là số nhát đập để ống lấy mẫu ngập vào đất 30 cm. Kết hợp với kết quả thí nghiệm mẫu ở trong phòng để tìm các tính chất cơ lý của đất, cụ thể như sau : Lớp 1: Đất lấp , có bề dày trung bình htb = 1,5m, đây là lớp đất nhân tạo chưa ổn định nên không lấy mẫu, dung trọng trung bình g = 20 kN/m3. Lớp 2: Đất sét nâu màu hồng, dẻo, có bề dày trung bình htb = 2,9m. N30 = 14 nhát/30cm, dung trọng g = 18,9kN/m3, Theo kết quả thí nghiệm mẫu ta có góc nội ma sát j = 14o12’. Lớp 3: Đất sét pha màu xám nâu, xám đen chứa mùn hữu cơ ở trạng thái dẻo chảy . Bề dàytrung bình htb = 10m. Theo kết quả thí nghiệm ta có: N30 =5 nhát/30cm, g = 16 kN/m3, j = 2o7’; C = 0,027 daN/cm2, E =14,94 daN/cm2 . Lớp 4: Lớp sét pha màu xám nâu, dẻo cứng đến nửa cứng, bề dày trung bình htb = 5 m, các chỉ tiêu như sau: g = 15,4 kN/m3, j = 14o19’; C = 0,295 daN/cm2, E =73,34 daN/cm2, N30 =21 nhát/30cm . Lớp 5: Là lớp cát pha, dẻo, thành phần hạt thay đổi từ cát mịn đến cát hạt trung, có bề dày trung bình htb = 4m. . Các chỉ tiêu như sau: g = 19,5 kN/m3 , j = 19o10’; C = 0,17 daN/cm2, E = 69 daN/cm2, N30 =24 nhát/30cm . Lớp 6: Cát hạt mịn , xám vàng lẫn sạn 2-3 (mm), bề dày trung bình htb = 5.5m, các chỉ tiêu cơ lý như sau : g = 19,6 kN/m3 , j = 21o ; N30 =26 nhát/30cm Tra bảng VII. 1/ [7], ta có qc = 100 daN/cm2 ị trạng thái chặt vừa; E = 2,5. qc = 250 daN/cm2. Lớp 7: Cát hạt trung thô lẫn cuội sỏi, các chỉ tiêu như sau : g = 19,8 kN/m3 , j = 33o ; N30 = 35nhát/30cm ị qc = 140 daN/cm2, trạng thái chặt vừa, E = 2,5. qc = 350 daN/cm2 . 2. Nội lực tại chân cột Chọn cặp NL nguy hiểm nhất tại chân cột theo bảng tổ hợp : - Trục D: M = 123,62 kN.m; N = 2967,51 kN; Q = 48,09 kN; - Trục C: M = 132,29 kN.m; N = 3704,79 kN; Q = 44,53 kN; - Trục B: M = 129,52 kN.m; N = 4398,4 kN; Q = 51,31 kN; - Trục A: M = 146,96 kN.m; N = 5342,37kN ; Q = 54,78 kN; 3. Lựa chọn phương án móng Với công trình nhà cao tầng có số tầng từ 10 – 12 tầng trở lên và được xây dựng trong thành phố, xung quanh lại có các công trình khác đang tồn tại, ta chỉ có thể chọn một trong hai phương án gia cố nền móng là dùng cọc ép hay cọc khoan nhồi vì các lý do sau : + Tải trọng chân cọc tương đối lớn, điều kiện địa chất công trình không đủ tốt để có thể dùng được các dạng móng nông , + Khắc phục được nhược điểm của phương án cọc đóng vẫn được coi là khá hiệu quả về kinh tế, kĩ thuật vì không gây ảnh hưởng tiếng ồn và chấn động đến các công trình xung quanh , Chọn phương án móng cọc khoan nhồi khi xét đén các yếu tố sau: + Sức chịu tải của cọc nhồi lớn, đáp ứng đòi hỏi của tải trọng công trình , + Các lớp đất mặt và trung gian yếu, các lớp đất sâu hơn lại là đất cát làm hạn chế khả năng tăng chiều sâu chôn cọc nếu dùng cọc ép , + Do cọc ép không thể tăng kích thước tiết diện nên có số lượng lớn, dẫn đến lượng cốt thép bố trí trong cọc ép sẽ nhiều hơn so với cọc khoan nhồi luôn có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài đến mức tối đa , + Điều kiện và khả năng thi công móng cho phép , + Sơ bộ chọn cọc nhồi có đường kính 1,2 m; sâu so với mặt đất tự nhiên là 35 m + BT cọc cấp độ bền B20, thép cọc chọn nhóm AII. IV - Thiết kế móng trục A : 1. Xác định nội lực, chọn các kích thước. - Móng được tính toán với cặp nội lực nguy hiểm nhất tại chân cột, giá trị cặp chọn được từ bảng tổ hợp nôi lực như sau: M = 146,96 kNm, N = 5342,37 kN, Q = 54,78 kN; Sơ bộ chọn bề rộng đài b = 1,7m - Chiều sâu đáy đài cọc chọn theo khả năng tiếp nhận tải trọng ngang của lớp đất từ đáy đài trở lên : Trong đó : g = 18,9 kN/m3 , dung trọng tự nhiên của lớp đất trên đài; j = 14,20 , góc ma sát trong của lớp đất phía trên đài, lấy các số liệu của lớp đất 2; Sơ bộ chọn b = 1,7 m , biết tổng tải trọng ngang Qy = Qtc = 8,67 T, ta có : Chọn chiều sâu chôn móng h = 2,8 m > 0,71 m và tính toán với phương án móng cọc đài thấp. 2. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc. Mác bê tông cấp độ bền B20, Rn =115( daN/ cm2). Diện tích cốt thép cọc Fmin = Min(0,005Ac ; 25 cm2), ứng với hàm lượng 0,5% Ac = P.1202/ 4 = 11310 (cm2) ị 0.005.Ac = 0.005. 11310 = 56 cm2 Chọn 12 F25 có Fa = 58,9 cm2, lớp bảo vệ a = 5 cm. Chu vi thép : L =P.D =3,14. 110 = 345,575 cm Khoảng cách giữa các thanh thép là :(345,6 - 12. 2,5)/ 12 = 26 cm đảm bảo >10 cm là khoảng cách tối thiểu cho phép. Sức chịu tải theo VL của cọc được xác định theo TCXD 195 – 97 , công thức: PVL = = 1867 . 58,9 + 60. 11310 = 792600 daN = 7916,8 kN trong đó : Ran= min{ Rs/1,5 ; 2200}, cường độ tính toán của cốt thép, với Rs = 2800 daN/cm2 và cốt thép nhỏ hơn F28 mm, ta có Ran= 1867 daN/cm2 ; Fa: Diện tích tiết diện cốt thép dọc; Ru = min{R/4,5 ; 60}, cường độ chịu nén tính toán của bê tông cọc với biện pháp đổ bêtông trong dung dịch sét, R= 300 là mác thiết kế của Bêtông cọc, ta có Ru = 60 daN/cm2 ; Fb : Diện tích tiết diện ngang của cọc tròn D = 1,2 m , Fb = 11310 cm2 ; 3. Xác định sức chịu tải theo cường độ đất nền : Theo TCVN 21 - 86, ta có công thức : PĐN = Ktc-1. m .(mR.R.F + m .ồ mf. fi. li) Trong đó : - Ktc = 1,3 >1,25 là hệ số độ tin cậy; - R = 0.65. b(g1’.d.A0k + a.g1..h.B0k ), sức kháng tính toán của đất dưới mũi cọc với A0k , B0k ,a , b là hệ số phụ thuộc vào góc ma sát j của mũi cọc, j = 330 tra bảng ta được : A0k = 48,6 ; B0k = 87.6 ; a = 0.67 ; b= 0.25 d , h : đường kính , chiều sâu chôn cọc , h = 35 m ; g1’ =19,8 kN/ cm2 là dung trọng đất dưới mũi cọc ; g1 : dung trọng trung bình của đất từ mũi cọc trở lên (kN/m3) ị R = 0,65. 0,25. (19,8 . 1,2. 48,6 + 0,67. 18,1. 40. 87,6) = 7093 kN/m2 ; - mr = 1 là hệ số ở trường hợp cọc không mở rộng đáy ; - u : chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc ; - fi : sức ma sát tính toán của lớp đất thứ i ở mặt bên cọc lấy theo bảng 5-8 / [6] và nội suy : lớp 2 : L2 = 2,95m ; B = 0,48 ị f2 = 20 kN/m2 ; lớp 3 : L3 = 9,4m ; B = 0,65 ị f3 = 7,8 kN/m2 (nội suy) ị bỏ qua ảnh hưởng của lớp này ; lớp 4 : L4 = 16,9m ; B = 0,4 ị f4 = 39 kN/m2 ; lớp 5 : L5 = 21,4m ; B = 0,73 ị f5 = 12 kN/m2 ; lớp 6 : L6 = 25,65m ; cát mịn - trung ị f6 = 45 kN/m2 ; lớp 7 : L6 = 31,2m ; cát trung - thô - to ị f7 = 93 kN/m2 ; - li : bề dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua; - mf : hệ số phụ thuộc công nghệ khoan nhồi, với cọc được thi công bằng đóng ống rỗng có mũi : mf = 0,8 ; và 0,7 lần lượt với đất loại : cát , cát pha , sét pha ; và sét ị PĐN = (1/1,3). (1. 7093. 1,131 + P. 1,2. (0,7. 20. 2,9 + 0,8. 39. 5 + 0,8. 12. 4 + + 0,8. 45. 5,5 + 0,8. 93. 6,1) = = 8742,7 kN . 4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng: Xác định số cọc : trong đó : N = Ntc + Gđài + Gđất = 5342,37 + 1,7. 20. 2. 2,5 + (2,8 - 2). 1,7. 20. 2 = 6301,6 (kN) Pmin = min ( PVL ; PĐN ) = PVL = 7916,8 kN b = 1,2 ị n = 0,955 ị Chọn 1 cọc Bố trí đặt cọc ngay dưới chân cột, tim cọc trùng tim cột. ị Đài cọc chỉ cấu tạo, không chịu lực nên chọn như giả thiết: b . h = 1,7 . 2 = 3,4 m2 ; hđ = 2,0 m . 5. Kiểm tra móng cọc nhồi: a. Kiểm tra tải trọng ngang : phản lực từ chân cột Q = 54,78 kN Khả năng chịu lực cắt của bê tông đầu cọc: Qbt = k0. Rk. b. h0 k0 = 0,75 Rk = 9 daN/cm2 = 900 kN/m2 b: cạnh tác dụng hình vuông có diện tích làm việc tương đương (m) với d = 1,2m h0 = b - a = 1,06 - 0,05 = 1,01 m Qbt = 0,75. 900. 1,06. 1,01 = 803 (kN) >> Q Đảm bảo khả năng chịu lực cắt. b. Kiểm tra sức chịu tải của nền : Ta có : Nqư = N + Nđất = 5342,37 + (7,75. 7,45). 2. 35 = 46422 (kN) Mqư = M + Q.H = 146,96 + 125,3. 32,2 = 4034,66 (kN.m) trong đó : LL = l + 2.H.tg(jtb/4) = 2 + 2. 32,2. tg50 6’ = 7,75 m BL = b + 2.H.tg(jtb/4) = 1,7 + 2. 32,2. tg50 6’ = 7,45 m H = 40 – 2,8 =37,2 m với smax, min = N/ Fqư + M/ Wqư smax = (46422 /7,75. 7,45) + 4034,66. 6/7,45. 7,752 = 858,12 ( kN/ m2 ) smin = (46422 /7,75. 7,45) – 4034,66. 6/7,45. 7,752 = 749,92 ( kN/ m2 ) - Cường độ đất nền dưới đáy móng quy ước theo công thức của Terzaghi : R = (0,4. Ng .g . Bm + Nq .g'. H + 1,3. Nc. C )/ Fs C = 0 ; j =330 : Ng = 27,2 ; Nq = 27,3 ; Hệ số : Fs = 3 g = 198 kN/m3 ; g' = 18,1 kN/m3 ị R = (0,4. 27,2. 19,8. 7,45 + 27,3. 18,1. 35)./3 = 6300 kN/m2 Ta có : = (smax+ smin).1/2 = 804,02 (kN/m2) << 6300 (kN/m2) smax = 858,12 (kN/m2) << 1,2. 6300 (kN/m2) ị Nền đủ khả năng chịu tải . c. Kiểm tra lún và chọc thủng: - Kiểm tra lún theo móng khối quy ước có kích thước :LL = 7,75 m ; BL = 7,45 m - ứng suất gây lún : kN/m2 Chia đát nền dưới đáy móng quy ước thành các lớp bằng nhau hi = BL/ 4 = 1,9 m - Công thức tính lún : ki – hệ số , tra bảng III - 2 / [7] , phụ thuộc tỉ số B/L = 7,75/ 7,45 = 1,04 ; E – môđun đàn hồi của lớp đất dưới móng quy ước E = 35000 kN/m2 ; Điểm tính zi (m) Zi/Bm ki sgl .ki (kN/m2) (kN/m2) Si (m) 0 0 0 0.89848 65,65 725,39 0.0027 1 1,9 0,25 0.6976 58,98521 0.0023 2 3,8 0,5 0.54348 45,79744 0.0018 3 5,7 0,75 0.38936 35,67946 0.0013 4 7,5 1 0.19904 2.556148 0.0008 5 11,2 1,5 0.11744 1.306698 0.0010 6 15 2 0.05944 0.770994 0.0005 7 22,8 3 0.00936 0.390224 123,86 0.0002 0,0107 ị S = 1,07 cm < [ S ] = 4 cm 6 . Bố trí cốt thép trong đài - Vì chỉ có 1cọc do đó không phải tính toán . Bố trí theo cấu tạo : dùng F18 a200 II - Thiết kế móng trục D : 1. Xác định nội lực, chọn các kích thước. - Móng được tính toán với cặp nội lực nguy hiểm nhất tại chân cột, giá trị cặp chọn được từ bảng tổ hợp nôi lực như sau : M = 123,62 kNm, N = - 2967,51 kN, Q = 48,09 kN - Tải trọng tiêu chuẩn lấy như sau : Mtc = M/ n = 123,62/1,15 = 107,49 kN.m Ntc = 2967,51/1,15 = 2580,4 kN Qtc = 48,59/1,15 = 42,25 kN . Chọn bề rộng đài b = 1,7m - Chiều sâu đáy đài cọc chọn giống các móng đã tính ở trên : h = 2,8 m > hmin = 0,895 m . sức chịu tải của cọc có giá trị tương tự trên : PVL = 7916,8 kN và PĐN = 8742,7 kN . 2. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng: Xác định số cọc: trong đó : N = Ntc + Gđài + Gđất = 2967,51 + 1,7. 2. 20. 2,5 + (2,8 - 2). 1,7. 20. 2 = 5000 (kN) Pmin = min ( PVL ; Pđn ) = 7916,8 kN b = 1,2 ị n =0,758 ị Chọn 1 cọc Bố trí đặt cọc ngay dưới chân cột, tim cọc trùng tim cột. ị Đài cọc chỉ cấu tạo không chịu lực nên chọn như giả thiết : b. h = 1,7. 2 = 3,4 m2 ; hđ = 2,0 m . 3. Kiểm tra móng cọc nhồi: a. Kiểm tra tải trọng ngang : phản lực từ chân cột Q = 48,09 kN Khả năng chịu lực cắt của bê tông đầu cọc: Qbt = k0. Rk. b. h0 k0 = 0,75 Rk = 9 daN/cm2 = 900 kN/m2 b: cạnh tác dụng hình vuông có diện tích làm việc tương đương (m) với d = 1,2m h0 = b - a = 1,06 - 0,05 = 1,01 m Qbt = 0,75. 900. 1,06. 1,01 = 803 (kN) >> Q Đảm bảo khả năng chịu lực cắt. b. Kiểm tra sức chịu tải của nền : Tính theo sơ đồ móng khối quy ước, ta có : Nqư = N + Nđất = 2967,51 + (7,75. 7,45). 20. 35 = 45195,1 (kN) Mqư = M + Q.H = 123,62 + 99,7. 32,2 = 3661,53 (kNm) trong đó : LL = l + 2.H.tg(jtb/4) = 2 + 2. 32,2. tg50 6’ = 7,75 m; BL = b + 2.H.tg(jtb/4) = 1,7 + 2. 32,2. tg50 6’ = 7,45 m; H = 35 – 2,8 =32,2 m là chiều dài cọc tính từ đáy đài ; smax, min = N/ Fqư + M/ Wqư smax = (45195,1/7,75. 7,45) + 3661,53. 6/7,45. 7,752 = 83,19 ( kN/ m2 ) smin = (45195,1/7,75. 7,45) – 3661,53. 6/7,45. 7,752 = 73,37 ( kN/ m2 ) - Cường độ đất nền dưới đáy móng quy ước theo công thức của Terzaghi : R = (0,4. Ng .g . Bm + Nq .g'. H + 1,3. Nc. C )/ Fs C = 0 ; j =330 : Ng = 27,2 ; Nq = 27,3 ; Hệ số : Fs = 3 g = 19,8 kN/m3 ; g' = 18,1 kN/m3 ị R = (0,4. 27,2. 19,8. 7,45 + 27,3. 18,1. 35)./3 = 6300 kN/m2 Ta có : = (smax+ smin).1/2 = 782,8 (T/m2) << 6300 (kN/m2) smax = 831,9 (kN/m2) << 1,2. 6300 (kN/m2) ị Nền đủ khả năng chịu tải . c. Kiểm tra lún và chọc thủng: - Kiểm tra lún theo móng khối quy ước có kích thước : B = 7,45 m ; L = 7,75 m - ứng suất gây lún : kN/m2 Chia đát nền dưới đáy móng quy ước thành các lớp bằng nhau hi = BL/ 4 = 1,9 m - Công thức tính lún : ki – hệ số , tra bảng III - 2 / [7] , phụ thuộc tỉ số B/L = 7,75/ 7,45 = 1,04 ; E – môđun đàn hồi của lớp đất dưới móng quy ước E = 35000 kN/m2 ; Điểm tính zi (m) Zi/Bm ki sgl .ki (kN/m2) (kN/m2) Si (m) 0 0 0 0.89848 47,4 725,39 0.0020 1 1,9 0,25 0.6976 42,58795 0.0016 2 3,8 0,5 0.54348 33,06624 0.0013 3 5,7 0,75 0.38936 25,76095 0.0009 4 7,5 1 0.19904 18,45566 0.0013 5 11,2 1,5 0.11744 09,4345 0.0006 6 15 2 0.05944 05,56666 0.0007 7 22,8 3 0.00936 02,81746 1238,6 0.0003 0.0087 ị S = 0,87 cm < [ S ] = 4 cm 4 . Bố trí cốt thép trong đài - Vì chỉ có 1cọc do đó không phải tính toán . Bố trí theo cấu tạo : dùng F18 a200 III - Thiết kế móng trục B và C 1. Xác định nội lực, chọn các kích thước. - Móng được tính toán với cặp nội lực nguy hiểm nhất tại chân cột, giá trị cặp chọn được từ bảng tổ hợp nôi lực như sau: Trục C : M = 132,29 kN.m N = - 3704,79 kN Q = + 44,53 kN Trục B : M = 129,52 kN.m N = - 4398,4 kN Q = + 51,31 kN Do hai cột trục B và C gần nhau nên ta bố trí chúng trên cùng một đài móng - Tải trọng tính toán như sau: N = Nb + Nc = 4398,4 + 3704,79 = 8103,19 kN M = Mb + Mc - Nc .1,64 + Nc.1,14 = 132,29 + 129,52 + 3704,79. 1,64 + (- 4398,4). 1,14 = 1323,49 kN.m Q = 44,53 + 51,31 = 95,84 kN . Tương tự trên, ta cũng chọn chiều sâu chôn đài là 2,8 m > hmin = 1,38 m Các giá trị sức chịu tải giống như đã tính . 2 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng: Xác định số cọc theo công thức : trong đó : N = Ntc + Gđài + Gđất = 8103,19 + 1,7. 5,3. 20. 2,5 + (2,8 - 2). 1,7. 5,3. 20 = 11409,81 (kN) Pmin = min ( PVL ; PĐN ) = 7916,8 kN b = 1,2 ị n =1,73 . ị Chọn 2 cọc và bố trí cọc cách nhau 2D = 2,4 m ( phù hợp với cọc chống ) 3. Tính toán kiểm tra a. Kiểm tra lực dọc tác dụng lên cọc = 5677,9 ± 851,89 ị Pmax = 6526,5 kN < min ( PVL ; PĐN ) = 7916,8 kN Pmin = 4822,7 kN Ta thấy các lực trên đều có giá trị dương nên hai cọc đều chịu nén, không phải kiểm tra nhổ . b. Kiểm tra khả năng chịu tải trọng ngang : phản lực từ chân cột Q = 95,84 kN với 2 cọc Khả năng chịu lực cắt của bê tông đầu cọc: Qbt = k0. Rk. b. h0 trong đó : k0 = 0,75 Rk = 9 daN/cm2 = 900 kN/m2 b: cạnh tác dụng hình vuông có diện tích làm việc tương đương (m) với d = 1,2m h0 = b - a = 1,06 - 0,05 = 1,01 m Qbt = 0,75. 900. 1,06. 1,01 = 803 (kN) >> Q/2 các cọc đảm bảo khả năng chịu lực cắt. c. Kiểm tra ứng suất của đất dưới mũi cọc Ta có : Nqư = N + Nđất = 8103,19 + (11,05. 7,45). 20. 35 = 68437,26 (kN) Mqư = M + Q.H = 1323,49 + 95,84. 32,2 = 4409,54 (kNm) trong đó : H = 35 – 2,8 =32,2 m LL = l + 2.H.tg(jtb/4) = 5,3 + 2. 32,2. tg50 6’ = 11,05 m; BL = b + 2.H.tg(jtb/4) = 1,7 + 2. 32,2. tg50 6’ = 7,45 m; với smax/ min = N/ Fqư + M/ Wqư smax = (68437,26/11,05. 7,45) + 4409,54/7,45. 11,052 = 892,8 ( kN/ m2 ) smin = (68437,26/11,05. 7,45) – 4409,54/7,45. 11,052 = 769,9 ( kN/ m2 ) - Cường độ đất nền dưới đáy móng quy ước theo công thức của Terzaghi : R = (0,4. Ng .g . Bm + Nq .g'. H + 1,3. Nc. C )/ Fs C = 0 ; j =330 : Ng = 27,2 ; Nq = 27,3 ; Hệ số : Fs = 3 g = 19,8 kN/m3 ; g' = 18,1 kN/m3 ị R = (0,4. 27,2. 19,8. 7,45 + 27,3. 18,1. 35)/ 3 = 6300 kN/m2 ị = (smax+ smin).1/2 = 831,35 (kN/m2) << 6300 (kN/m2) smax = 892,8 (kN/m2) << 1,2. 6300 (kN/m2) ị Nền đủ khả năng chịu tải . 4. Kiểm tra lún và chọc thủng: a. Kiểm tra lún : Kiểm tra lún theo móng khối quy ước với kích thước : LL = 11,05 m ; BL = 7,45 m ị ứng suất gây lún : ( kN/m2 ) Chia đát nền dưới đáy móng quy ước thành các lớp bằng nhau hi = BL/ 4 = 2,16 m - Công thức tính lún : ki – hệ số , tra bảng III - 2 /[7] , phụ thuộc tỉ số B/L = 8,64/8,34 = 1,036 ; E – môđun đàn hồi của lớp đất dưới móng quy ước E = 35000 kN/m2 ; Điểm tính zi (m) Zi/Bm ki sgl .ki (kN/m2) (kN/m2) Si (m) 0 0 0 1 8.94 725,39 0.003909 1 2,16 0,25 0.898432 80,32411 0.003286 2 4,32 0,5 0.697439 62,36544 0.002555 3 6,48 0,75 0.54323 48,58711 0.00182 4 8,64 1 0.389022 34,80878 0.00255 5 12,96 1,5 0.198532 17,79418 0.0012 6 17,28 2 0.117094 10,49914 0.001495 7 25,92 3 0.059295 05,31394 1238,6 0.000522 0.01464 ị S = 1,464 cm < [ S ] = 4 cm 5 . Bố trí cốt thép trong đài V - Tính toán giằng móng : Giằng móng có tác dụng tăng cường độ cứng tổng thể và hạn chế lún lệch giữa các móng, đồng thời tiếp thu phản lực từ chân cột truyền vào. Nó được tính theo sơ đồ dầm hai đầu ngàm chịu tải trọng do tường, tải bản thân và chịu tải do chuyển vị cưỡng bức vì hai móng có độ lún khác nhau . Giá trị chuyển vị lớn nhất D = 1,46 – 0,87 = 0,59 (cm) Chọn kích thước tiết diện là 80 x 40 cm ị chiều dài tính toán của giằng l = 5,7 m Bê tông cấp độ bền B20 có E = 2,7. 105 daN/cm2 , Rb = 115 daN/cm2 , Rbt = 9 daN/cm2 ; tra bảng Phụ lục 6/ [1] có hệ số ao = 0,58; Ao = 0,412 . Cốt thép nhóm AII có E = 2,1. 106 daN/cm2 , Rs = 2800 daN/cm2 . Nội lực phát sinh trong giằng móng do chuyển vị tương đối : Coi phản lực từ nền đất lên giằng cân bằng với thành phần tải trọng của tường và bản thân giằng . 1/ Tính toán cốt thép dọc : - chọn a = a' = 6 cm ị ho = 80 – 6 = 74 cm , < Ao = 0,412 g = 0,894 (tra bảng) (cm2) chọn 6F 25 có Fa = 29,45 cm2 (m = 1 %), đặt suốt chiều dài dầm ở cả hai phía trên và dưới . 2/ Tính toán cốt thép đai : * Kiểm tra diều kiện hạn chế : Ta có : K0 . Rb . b .h0 = 0,35 . 115 . 40 . 74 = 134680 daN > Q = 18921,5 daN ị bê tông không bị phá hoại bởi ứng suất nén chính . * Kiểm tra điều kiện tính toán : ta có : k1 . Rbt . b . h0 = 0,6 . 10 . 40 . 74 = 17760 < Qmax = 18921,5 daN ị bê tông không đủ khả năng chịu cắt do đó ta phải tính toán cốt đai . Giả thiết dùng cốt đai ặ 8 , n = 4 nhánh , fa = 0,503 cm 2 thép AI có Rsw = 1750 daN/cm2 + Khoảng cách tính toán của cốt đai : + Khoảng cách cực đại là : + Khoảng cách cấu tạo : với h = 80 cm > 45 cm ta có : Vậy khoảng cách cốt đai u = min { utt , umax , uct } = 300 mm đặt suốt chiều dài giằng .