Đề tài Thiết kế Trung tâm y tế Thái Bình

Thuyết minh kết cấu I . Quan điểm thiết kế Công trình được xây dựng theo giải pháp kết cấu khung bêtông cốt thép chịu lực, sàn được thiết kế đổ bêtông toàn khối, tường nhà có tính chất bao che ngăn cách giữa các phòng. Về tính toán khung được qui về khung phẳng để đảm bảo cho sự làm việc ngoài mặt phẳng của khung và sự làm việc, đồng thời giữa các ta bố trí hệ giằng khung được thi công toàn khối với khung. Khung của công trình được bố trí cao 6 tầng, mỗi tầng cao 3,6 m, khung gồm 2 nhịp, một nhịp 6,6 m và một nhịp 2,1m. Khoảng cách giữa các khung là 3,6m. Tổng chiều dài công trình là 60,620m, gồm các phòng chức năng, hai cầu thang bố trí ở trục 5-6 và trục 12-13 và một phòng vệ sinh. II. Xác dịnh sơ đồ hình học và sơ bộ kích thước tiết diện: 1. Sơ đồ hình học: 2. Sơ bộ chọn kích thước cấu kiện: a) Sơ bộ chọn kích thước dầm: - dầm chính nhịp BC: = chọn h=60 cm bdc = (0,3á0,5)xh= 220mm = 22cm => Chọn bxh = 22 x 60 - dầm chính nhịp BA:L = 2100 mm Chọn hdc = 40cm ; bdc = 22cm - dầm phụ: L = 3600 mm => Chọn hdc = 30cm; bdc = 22cm. => Chọn b x h =22 x 30 b) Sơ bộ chọn kích thước sàn: => Chọn hb = 10cm. c) Sơ bộ chọn kích thước cột: Dựa vào lực dọc và theo kinh ngiệm ta có thể sơ bộ chọn tiết diện cột như sau: Lấy N theo kinh nghiệm: N = (3,6 + 1,05) x 3 x 1(t) x 6 (tầng); N = 83,70 tấn. => Chọn h = 45cm - Kiểm tra độ mảnh: Vậy ta có thể sơ bộ chọn tiết diện cột như sau: +/ Cột tầng 1,2,3 có kích thước: b x h = 22 x 45 (cm) +/ Cột tầng 4,5,6 có kích thước: b x h = 22 x 40 (cm) +/ Cột hành lang chọn cho cả 6 tầng có kích thước: 22 x 30 (cm) III. Xác định tải trọng, dồn tải vào khung K2 trục 4: A.Xác định tảI trọng 1. Sơ đồ truyền tảI vào khung k2: 2. Xác định tải trọng tác dụng lên khung được dựa trên cơ bản vào qui phạm TCVN2737-95 Bao gồm các loại tải trọng dưới đây: - Tĩnh tải: tải trọng bản thân công trình. - Hoạt tải: +/ Hoạt tải sử dụng +/ Hoạt tải gió 1/ Tĩnh tải: a. TảI trọng sàn, mái Xác định tải trọng tác dụng lên 1m2 sàn và mái được lập thành bảng sau: a) Tĩnh tải mái btct+ lợp tôn: STT Cấu tạo các cấu kiện và cách tính g( kg/m) n gtt(kg/m) 1 Mái tôn và xà gồ 15 1,1 16,5 2 Lớp chống thấm d=2cm g=2000kg/m3 40 1,3 52 3 Trần mái BTCT d=10cm g=2500kg/m3 250 1,1 275 4 Lớp vữa trát trần d=1cm g=1800kg/m3 18 1,3 23,4 Tổng 366,9 b) Tĩnh tải sàn các tầng STT Cấu tạo các cấu kiện và cách tính g( kg/m) n gtt(kg/m) 1 Lát gạch men ceramic 400x400 dày 0,8 16 1,1 17,6 2 Vữa lót dày 1,5cm,0,015x2000 30 1,3 39 3 Bản BTCT d=10cm g=2500kg/m3 250 1,1 275 4 Lớp vữa trát trần d=1cm g=1800kg/m3 18 1,3 23,4 Tổng 355 c) Tĩnh tải các lớp sàn sênô STT Cấu tạo các cấu kiện và cách tính g( kg/m) n gtt(kg/m) 1 Láng vữa xm cát vàng,dày 2cm 36 1,3 46,8 2 Quét 2 lớp chống thấm shellkotevà láng vữa tạo phẳng xm cát vàng day1,5cm tạo dốc về phễu thu nước 27 1,3 35,1 3 Bản BTCT d=10cm g=2500kg/m3 250 1,1 275 4 Lớp vữa trát trần d=1cm g=1800kg/m3 18 1,3 23,4 Tổng 380,3 d)Sàn nhà vệ sinh 1 Lớp gạch lát nền d=2cm g=2200kg/m3 44 1,1 48,4 2 Lớp vữa lót d=1,5cm g=1800kg/m3 27 1,2 32,4 3 Lớp chống thấm d=4cm g=2000kg/m3 80 1,2 96 4 Bản BTCT d=10cm g=2500kg/m3 250 1,1 275 5 Lớp vữa trát trần d=1cm g=1800kg/m3 18 1,3 23,4 6 Các đường ống kỹ thuật 30 1,2 36 Tổng 511.2 b. Xác định trọng lượng kết cấu a)Dầm ngang */ Trọng lượng dầm nhịp AB: b x h = 0,22 x 0,4 g = 0,22 x 0,4 x 2500 x 1,1 = 242 kg/m + Trọng lượng bản thân của lớp vữa trát (dày 1.5cm,g=1800Kg/m3,n=1,2) gvtr = [0,22+(0,4-0,1)x2]x0,015x1800x1,2=26,568(Kg/m) ị Trọng lượng toàn phần dầm ngang AB là: g=242+26,6=269(Kg/m) */ Trọng lượng dầm nhịp BC: b x h = 0,22 x 0,6 g= 0,22 x 0,6 x 2500 x 1,1 = 332,75 kg/m + Trọng lượng bản thân của lớp vữa trát (dày 1.5cm,g=1800Kg/m3,n=1,2) gvtr=[0,22+(0,6-0,1)x2]x0,015x1800x1,2=36,288(Kg/m) ị Trọng lượng toàn phần dầm ngang AB là: g=332,75+36,288=369(Kg/m) b) Dầm dọc: b x h = 0,22 x 0,3 gd = 0,22 x 0,3 x 2500 x 1,1 = 181,5 kg/m c) Cột Trọng lượng trên 1m chiều dài(bao gồm trọng lượng kết cấu và vữa trát): -Với cột tiết diện 220x400mm: gc1=0,22x0,4x2500x1,1+(0,22+0,4)x2x0,015x1800x1,2=282,176(Kg/m) -Với cột tiết diện 220x300mm: gc2=0,22x0,3x2500x1,1+(0,22+0,3)x2x0,015x1800x1,2=215,196(Kg/m) -Với cột tiết diện 220x450mm: gc3=0,22x0,45x2500x1,1+(0,22+0,45)x2x0,015x1800x1,2=315,666(Kg/m d) TườngL(trọng lượng tường và lớp vữa trát) */Vách kính khung nhôm: lấy pktc=75(Kg/m2) ,n=1,1 ịpktt=75x1,1=82,5(Kg/m2) */ Trọng lượng tường trên dầm dọc (t = 0,22): gt = 0,22 x (3,6m - 0,3) x 1800 x 1,1 x 0,7 +1800x0,03x1,3= 1076,4 kg/m (0,7 là hệ số giảm tải do cửa sổ và cửa đi). */ Trọng lượng lan can . glc = 0,22 x 0,9 x 1800 x 1,1 +70,2 = 462,24 kg/m. */ Trọng lượng tường trên dầm chính BC gbc= 0,22 x (3,6 – 0,60 ) x 1800 x1,1x+70,2 = 1377 kg/m. */ Tường 110 gl = 0,11 18001,1x3,6 +70,2= 854,28 (kg/m) */tường thu hồi 220 cao 2.4m g=0,22x1800x1,1x2,4+70,2=1115,64(kg/m) 2. Hoạt tải: a.Hoạt tảI đứng Lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 như sau: STT Mục đích sử dụng p( kg/m) n ptt(kg/m) 1 Phòng khám 250 1,3 325 2 Mái không có người đi lại mà chỉ sửa chữa 75 1,3 98 3 Hành lang 300 1,2 360 4 Mái không sử dụng 30 1,3 39 5 Mái sử dụng gom nước mưa 30 1,3 39 6 Nước mưa không thoát kịp 200 1,2 240 7 Khu wc 200 1,2 240 b.Hoạt tảI ngang Theo TCVN 2737 - 1995 thành phần động của tải trọng gió phải được kể đến khi tính toán công trình tháp trụ, các nhà nhiều tầng cao hơn 40m và tỉ số độ cao trên bề rộng H/B > 1,5 Công trình trung tâm y tế thái bình có chiều cao công trình H=21.6m (24m tính đến đỉnh mái), chiều rộng B=6,6m Ta thấy H=21.6m < 40m Vậy theo TCVN 2737-1995 ta chỉ phải tính thành phần tĩnh và bỏ qua thành phần động của tải trọng gió, Giá trị của thành phần tĩnh tải trọng gió tại điểm có độ cao Z so với mốc chuẩn là: W = n.Wo.kc + Wo: giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực trong TCVN 2737-1995. Với địa hình Thái Bình là vùng IVBị Wo = 155Kg/m2 + k: hệ số tính toán kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và địa hình, + c: hệ số khí động , gió đẩy c = +0,8 gió hút c = -0,6 + n: hệ số vượt tải n = 1,2 thay các giá trị vào công thức ta được Wđ = 1,2x0,8x155xk=148,8k (Kg/m2) Wh = 1,2x0,6x155xk=111,6k (Kg/m2) + Biểu đồ áp lực gió theo chiều cao có dạng gãy khúc, các giá trị áp lực gió tại các mức sàn theo chiều cao được tính ở bảng sau: Mức sàn Độ cao(m) k Wđtĩnh (Kg/m2) Whtĩnh (Kg/m2) Tầng1 2 3 4 5 6 Mái 3,6 7,2 10,8 14,4 18,0 21,6 24,0 0,824 0,9328 1,0128 1,0704 1,11 1,1444 1,166 122,61 138,80 150,70 159,28 165,17 170,29 173,50 91,96 104,10 113,03 119,46 123,88 127,72 130,13 3.Hệ số quy đổi tải trọng - Với tải trọng hình tam giác : k =5/8 - Với tải trọng hình thang: k = ( 1 - 2.2 + 3) +Ô1: l1 x l2 = 3,3 x 3,6 m ->k = 1- 2*0,4582 + 0,4583 = 0,676 +Ô2: l1 x l2 = 2,1 x 3,6 m ->k = 1- 2*0,2922 + 0,2923 = 0,854 B. Dồn tảI vào khung K2 B.1/Tĩnh tải 1. Sơ đồ chất tải 2. Xác định giá trị tải a)Tải tập trung: G1 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân cột A tiết diện ngang 22 30 (cm) +) Trọng lượng lan can cao 0,9m truyền vào cột qua dầm D4 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô2 dạng hình thang1 phía qua dầm D4 +) Trọng lượng bản thân dầm D4 (22 30) cm Gc = Lc gc = 3,6 215,196 =774,7 (kg) Glc = flc glc = 0,9 1411,3 =1270,2(kg) Gs = fs gs = 3552,1x0,5 0,854 3,6 = 1140,6(kg) Gd = Ld gd = 3,6 181,5 = 653(kg) G1 = 3838,5(kg) G2 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân cột B tiết diện ngang 22 45 (cm) +) Trọng lượng tường220 cao 3,6m truyền vào cột qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô2 dạng hình thang 1 phía qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 1 phía qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân dầm D2 (22 30) cm Gc = Lc gc = 3,6 315,666 = 1136,4 (kg) Gt = ft gt = (3,6+3,6)/21076,4 = 3875,04 (kg) Gsô2 = fs gs = 1140,6(kg) Gsô1 = fs gs =3553,31/2 3,6 0,676=1425,48(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G2 =8230,5(kg) G3 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 2 phía qua dầm D7 +) Trọng lượng bản thân dầm D7 (22 30) cm Gsô1 = fs gs = 1425,48 2 =2851(kg) Gd = Ld gd =653(kg) G3 =3504(kg) G4 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân cột C tiết diện ngang 22 45 (cm) +) Trọng lượng tường220 truyền vào cột qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 1 phía qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân dầm D1 (22 30) cm Gc = Lc gc = 1136,4 (kg) Gt = ft gt = 3875,04(kg) Gsô1 = fs gs =1425,48(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G4 =7090(kg) G5 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân cột B tiết diện ngang 22 40 (cm) +) Trọng lượng tường220 cao 3,6m truyền vào cột qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô2 dạng hình thang 1 phía qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 1 phía qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân dầm D2 (22 30) cm Gc = Lc gc = 3,6 282,176 = 1015,83 (kg) Gt = ft gt = (3,6+3,6)/21076,4 = 3875,04 (kg) Gsô2 = fs gs = 1140,6(kg) Gsô1 = fs gs =3553,31/2 3,6 0,676=1425,48(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G5 =8110(kg) G6 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân cột C tiết diện ngang 22 40 (cm) +) Trọng lượng tường220 truyền vào cột qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 1 phía qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân dầm D1 (22 30) cm Gc = Lc gc = 1015,83 (kg) Gt = ft gt = 3875,04(kg) Gsô1 = fs gs =1425,48(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G6 =6969,4(kg) G7 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân tường chắn mái 220 cao 0,6m truyền vào cột qua dầm D4 +) Trọng lượng bản thân sàn sênô dạng hình chữ nhật 1 phía qua dầm D4 +) Trọng lượng bản thân sàn mái O2 dạng hình thang 1 phía qua dầm D4 +) Trọng lượng bản thân dầm D4 (22 30) cm Gtm = ftmgt= 0,6 1076,4 = 645,84(kg) Gsô2 = fs gs = 366,9x2,1x0,5x0,854x3,6=1184,39(kg) Gx = fx gs = 3,3x1,5x0,5 380,3 = 941,24(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G7 = 3424,5(kg) G8: bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân sàn Ô2 mái dạng hình thang 1 phía qua dầm D3 +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 mái dạng hình thang 1 phía qua dầm D3 +) Trọng lượng bản thân dầm D3 (22 30) cm Gsô2 = fs gs = 1184,39 (kg) Gsô1 = fs gs = 366,9x3,3x0,5x3,6x0,676=1473,26 (kg) Gd = Ld gd = 653 (kg) G8 =3311(kg) G9: bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân sàn Ô1 dạng hình thang 2 phía qua dầm D2 +) Trọng lượng bản thân dầm D2 (22 30) cm Gsô1 = fs gs =1473,26x2=2946,52(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G9 =3599,5 (kg) G10: bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng bản thân tường chắn mái 220 truyền vào cột qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân sênô dạng hình chữ nhật 1 phía qua dầm D1 +) Trọng lượng bản thân dầm D1 (22 30) cm Gtm = ftmgt= 645,84(kg) Gx = fx gs = 941,24(kg) Gd = Ld gd = 653(kg) G10 = 2240(kg) G11 : bao gồm các thành phần tải sau : +) Trọng lượng tường ngoài 110 truyền xuống dầm cuốn vào khung +) Trọng lượng bản thân sênô dạng hình chữ nhật 1 phía truyền xuống dầm cuốn vào khung +) Trọng lượng bản thân dầm cuốn (11 20) cm Gtc = ftc gt = (0,5-0,1) 854,28 =341,71 (kg) Gx = fx gs =941,24(kg) Gd = Ld gd = 3,6 0,11x0,2x2500x1,1 = 217,8(kg) G11 = 1500,75(kg) b)Tải phân bố g1 : bao gồm các thành phần tải sau: +) trọng lượng bản thân dầm khung đoạn AB:2230(cm) +) tải trọng do sàn Ô2 hình tam giác2 phía truyền vàodầm khung đoạn AB gd = 181,5 (kg/m) gô2 =5/8xgs L =5/8 355 2,1 =466 (kg/m) g2 =647,5 (kg/m). g2 : bao gồm các thành phần tải sau: +)trọng lượng bản thân dầm khung đoạn BC:2260 (cm) +)trọng lượng bản thân tường ngăn trên khung đoạn BC:2260 (cm) +)tải trọng do sàn Ô1 hình tam giác2 phía truyền vàodầm khung đoạn AB gd = 369 (kg/m) gt =1377(kg/m) gô1 =5/8xgs L =5/8 355 3,3 =732,18 (kg/m) g2 = 2478 (kg/m). g3 : bao gồm các thành phần tải sau: +) trọng lượng bản thân dầm khung đoạn AB:2240 (cm) +) trọng lượng bản thân tường thu hồi dày 220 do cấu tạo của tường chắn mái dốc cho tải hình thang để cho công viêc tính toán đươc đơn giản ta coi như là nằm ngang với chiều cao bằng với điểm cao nhất của phần dốc khảo sát +) tải trọng do sàn mái hình tam giác2 phía truyền vào dầm khung đoạn AB gtm = gt ht = 1115,64 (kg/m) gd = 269 (kg/m) gm =5/8xgm L =5/8 366,92,1 =481,55 (kg/m) g3 = gtm + gd = 1866(kg/m) g4 : bao gồm các thành phần tải sau: +) trọng lượng bản thân dầm khung đoạn BC:2260 (cm) +) trọng lượng bản thân tường thu hồi dày 220 do cấu tạo của tường chắn mái dốc cho tải hình thang để cho công viêc tính toán đươc đơn giản ta coi như là nằm ngang với chiều cao bằng với điểm cao nhất của phần dốc khảo sát +)tải trọng do sàn mái O1 hình tam giác 2 phía truyền vào dầm khung BC gtm = gt ht =1115,64(kg/m) gd = 369 (kg/m) gs = 5/8x366,9x3,3=756,73 (kg/m) g4 =2241,4 (kg/m) g5: bao gồm các thành phần tải sau: +) trọng lượng bản thân dầm khung đoạn AB:2240(cm) g5 = gd =269 (kg/m) B.2/ Hoạt tảI 1 1.Sơ đồ chất tải 2.Xác định giá trị tải a)Tải tập trung +)P1 : bao gồm hoạt tải Ô2 hình thang1 phía truyền vào dầm D4 P1 = l1  l2 ptt xkx0,5= 3,6 2,1x0,5x0,854 360 =1162 (kg) +)P2 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 1 phía truyền vào dầm D2 P2 = l1  l2 ptt K 0,5 = 3,63,33250,6760,5 = 1305 (kg) +)P3 = 2 P2 = 2 1305 = 2610 (kg) +)P4 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 1 phía truyền vào dầm D1 P4 = l1  l2 ptt K 0,5 =1305(kg) +)P5 =l1  l2 ptt = 3,6 2,1x0,5x0,67698 =250,4 (kg) +)P6 = l1  l2 ptt = 250,4 (kg) +)P8 : tải trọng do nước mưa không thoát kịp trên sênô truyền vào và tảI sửa chữa P8 = 3,61,5x0,5(240 + 98)= 912,6(kg) +)P9 : P9 =P8 b)Tải phân bố +)p1 = 472,5kg/m +)p2 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình tam giác hai phía truyền vào dầm khung p2 =670,3kg/m +)p4 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình tam giác hai phía truyền vào dầm khung p4 = l1 ptt 5/8 = 3,3 98 5/8 = 202kg/m +)p5 = 0 vì phần mái đua truyền tải theo phương cạnh ngắn B.3/ Hoạt tảI 2 1.Sơ đồ chất tải 2.Xác định giá trị tải a)Tải tập trung +) P1 : bao gồm hoạt tải Ô2 hình thang 1 phía truyền vào dầm D4 P1 = l1  l2 ptt =1162 (kg) +)P2 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 1 phía truyền vào dầm D2 P2 = l1  l2 ptt K 0,5 = 1305 (kg) +)P4 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 1 phía truyền vào dầm D1 P4 = l1  l2 ptt K 0,5 =1305 (kg) +)P3 = 2 P2 = 2 1305 = 2610kg +)P5 = P9 =912,6kg +)P6 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 1 phía truyền vào dầm D2 P6 = l1  l2 ptt K 0,5 = 3,63,3980,6760,5 =393,5kg +)P7 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình thang 2 phía truyền vào dầm D2 P7 = 2 l1  l2 ptt K 0,5 =787kg +)P8 =393,5kg= P6 +)P9 : tải trọng do nước mưa không thoát kịp trên sênô truyền vào và tảI sửa chữa P9 = 912,6kg b)Tải phân bố +) p1: bao gồm hoạt tải Ô2 hình tam giác2 phía truyền vào dầm AB p1= 360x2,1x5/8=472,5(kg/m) +) p3 =98x2,1x5/8=129kg/m +)p5 = 0 vì Ô2 truyền tải theo phương cạnh ngắn +)p2 : bao gồm hoạt tải Ô1 hình tam giác hai phía truyền vào dầm khung p2 = l1 ptt 5/8 = 3,3 325 5/8 =670,3kg/m B.4/ Hoạt tải gió a)Tải trọng gió phân bố tính theo công thức: qd,h = Wd,h x B (kg/m) B: bước cột (B =3,6m); Mức sàn Wđtĩnh (Kg/m2) Whtĩnh (Kg/m2) Qđ(kg/m) qh(kg/m) Qđ(kg) Qh(kg) Tầng1 2 3 4 5 6 Mái Tổng 122,61 138,80 150,70 159,28 165,17 170,29 173,50 91,96 104,10 113,03 119,46 123,88 127,72 130,13 441,4 499,7 542,5 573,4 594,6 613,0 624,6 331,0 374,8 406,9 430,0 445,9 459,8 468,5 367,8 987 1354,8 275,9 740,3 1016,2 b)Tải gió trên mái quy về lực tập trung(phần gió tác dụng vào tường trên mái): Qd,h=qd,hx0,6; Qd,h=qd,hx1,8x3,3/=>Q=Q1+Q2 IV. Tính toán và tổ hợp nội lực. Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính toán nội lực cho khung K2 Phần I : tính thép khung trục 4 i.thiết kế cột Kích thước tiết diện cột - Cột trục A: 220 x 300 - Cột trục B+C của các tầng 1, 2, 3: 220 x 450 - Cột trục B+C của các tầng 4, 5,6 : 220 x 400 Chiều cao cột- tầng 1: h=Ht+Z+hm-hd/2=3,6+0,6+0,6-0.4/2=4,6m -tầng 2,3,4,5,6: h=Ht=3,6m Dùng toàn bộ bằng BTCT trong đó chọn: - Bêtông B20 có: Rb = 11.5MPa; Rbt = 0.9MPa Eb = 27x10Mpa=27x10daN/cm2; = 0,623=> - Thép dọc AII có: Rs = Rsc = 2800daN/cm2; Es = 2,1x106 daN/cm2 - Thép đai AI có:Rs = Rsc = 2250daN/cm2; Rsw = 1750daN/cm2; Cột của khung được tính toán theo cầu kiện chịu nén lệch tâm. Đối với các tầng có tiết diện cột không thay đổi thì việc bố trí cốt thé cũng không thay đổi và để đơn giản cho tính toán ta chỉ việc tính một cột rồi áp dụng cho các cột còn lại có cùng tiết diện. Để tính toán ta căn cứ vào bảng tổ hợp nội lực để chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm, các cặp nội lực được chọn có tính chất như sau: - Cặp 1 có: Mmax, Ntư - Cặp 2 có: Nmax, Mtư - Cặp 3 có: emax () Ta tính toán cho cả 3 cặp, rồi so sánh xem cặp nào có hàm lượng cốt thép lớn để chọn bố trí thép cho cột. 1. Tính toán cốt thép cột 1-11: a.Số liệu tính toán - Tiết diện cột: 220x300. Chiều dài H=4,6m - Chiều dài tính toán: =322cm Chọn a=4cm=> ho = 30-4=26cm,Za=ho-a=26-4=22cm Độ mảnh =322/30=10,7>8 => phải xét đến ảnh hưởng của uốn dọc Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp: Ký hiệu cặp nội lực M(kg.m) N(kg) e=M/N (cm) e(cm) e=max(e1, e) (cm) 1 39972 80559 49 1,5 49 2 56926 36648 150 1,5 150 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1: M=39972kg.m=3997200daN.cm N=80559kg=80559daN Lực dọc tới hạn: Momen quán tính của tiết diện: Giả thiết Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: bê tông cốt thép thường Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: Lực dọc tới hạn Ncr= Hệ số uốn dọc: + e==1.36x49+30/2-4=77.6cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x26=16.2cm Xảy ra trường hợp x>,nén lệch tâm bé. Xác định lại x: đặt As=A’s=14.7cm2 c.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2: M=56926kg.m=5692900daN.cm N=36648kg=36648daN Lực dọc tới hạn: Momen quán tính của tiết diện: Giả thiết Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: bê tông cốt thép thường Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: Lực dọc tới hạn Ncr= Hệ số uốn dọc: + e==1.41x49+30/2-4=80cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x26=16.2cm Xảy ra trường hợp 2a’<x<,nén lệch tâm lớn. As=A’s=11.35cm2 Nhận xét: +cặp nội lực 1 đòi hỏi lượng thép bố trí lớn nhất. Vậy ta bố trí thép cột 1-11 theo As=A’s=14.7cm2. Chọn 2f22 có As = 7.6 (cm2) mỗi bên + các cột 2-11, 3-11 được bố trí giống như cột 1-11 220 300 2f22 2f22 2. Tính cốt thép cho cột 1-12 a.Số liệu tính toán: Tiết diện: 220 x 450 ; H =4,6 m Chiều dài tính toán : l = 0,7 . H = 3,22m=322cm Chọn a = 4 cm ; h0 = 41 cm ; Za = 37 cm Độ mảnh ==> bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Lờy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e=max(H/600,h/30)=max(460/600,45/30)=1,5cm Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp: Ký hiệu cặp nội lực M(kg.m) N(kg) e=M/N (cm) e(cm) e=max(e1, e) (cm) 1 142254 10161 14 1,5 14 2 99123 108775 9 1,5 9 3 88082 125086 7 1,5 7 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1: M=142254kg.m=14225400daN.cm N=10161kg=10161daN + e==1x14.02+45/2-4=32.52cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x41=25.54cm Xảy ra trường hợp x<2a<.lượng cốt thép yêu cầu Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh; Hàm lượng cốt thép: Tuy nhiên ta bố trí theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: As=A’s=22x0.2x41/100=1.8cm2 c. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2: M=99123kg.m=9912300daN.cm N=108775kg=108775daN + e==1x9+45/2 - 4=27.5cm +Sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x41=25.54cm Xảy ra trường hợp x>,nén lệch tâm bé. Xác định lại x: đặt d. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 3: M=88082kg.m=8808200daN.cm N=125086kg=125086daN + e==1x7+45/2 - 4=25.5cm +Sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x41=25.54cm Xảy ra trường hợp x>,nén lệch tâm bé. Xác định lại x: đặt As=A’s=17.8cm2 Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh; Hàm lượng cốt thép: Nhận xét: +cặp nội lực 3 đòi hỏi lượng thép bố trí lớn nhất. Vậy ta bố trí thép cột 1-12 theo As=A’s=17.8cm2. Chọn 5f22 có As = 19,0 (cm2) mỗi bên. + các cột 1-13, 2-12, 2-13, 3-12, 3-13 được bố trí giống như cột 1-12. 220 450 3f22 3f22 4f22 3. Tính cốt thép cho cột 4-12 a.Số liệu tính toán: Tiết diện: 220 x 40 ; H =3,6 m Chiều dài tính toán : l = 0,7 . H = 2.52m=252cm Chọn a = 4 cm ; h0 = 36 cm ; Za = 32 cm Độ mảnh ==> bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc Lờy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp: Ký hiệu cặp nội lực M(kg.m) N(kg) e=M/N (cm) e(cm) e=max(e1, e) (cm) 1 25322 52185 48 1,5 48 2 14322 70287 20 1,5 20 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1: M=25322kg.m=2532200daN.cm N=52185kg=52185daN + e==1x48+40/2-4=64cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x36=22cm Xảy ra trường hợp 2a’<x<,nén lệch tâm lớn. As=A’s=9.35cm2 c. Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2: M=14322kg.m=1432200daN.cm N=70287kg=70287daN + e==1x20+40/2 - 4=36cm +Sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x41=25.54cm Xảy ra trường hợp x>,nén lệch tâm bé. Xác định lại x: đặt Nhận xét: +cặp nội lực 1 đòi hỏi lượng thép bố trí lớn nhất. Vậy ta bố trí thép cột 4-12 theo As=A’s=9.35cm2. Chọn 3f20 có As = 9,8 (cm2) mỗi bên. + các cột 4-13, 5-12, 5-13, 6-12, 6-13 được bố trí giống như cột 4-12. Vậy cốt thép trục C tầng 1 được bố trí như sau: 220 400 3f20 3f20 4. Tính toán cốt thép cột 4-11: a.Số liệu tính toán - Tiết diện cột: 220x300. Chiều dài H=3,6m - Chiều dài tính toán: =252cm Chọn a=4cm=> ho = 30-4=26cm,Za=ho-a=26-4=22cm Độ mảnh =252/30=8.4>8 => phải xét đến ảnh hưởng của uốn dọc Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp: Ký hiệu cặp nội lực M(kg.m) N(kg) e=M/N (cm) e(cm) e=max(e1, e) (cm) 1 3317 15816 20.9 1,5 20.9 2 1389 12774 10.87 1,5 10.87 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1: M=3317kg.m=331700daN.cm N=15816kg=15816daN Lực dọc tới hạn: Momen quán tính của tiết diện: Giả thiết Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: bê tông cốt thép thường Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: Lực dọc tới hạn Ncr= Hệ số uốn dọc: + e==1.14x20.9+30/2-4=34.8cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x26=16.2cm Xảy ra trường hợp x<2a<.lượng cốt thép yêu cầu Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh; Hàm lượng cốt thép:hợp lí As=A’s=3.28cm2 b.Tính cốt thép đối xứng cho cặp 2: M=1389kg.m=138900daN.cm N=12774kg=12774daN Lực dọc tới hạn: Momen quán tính của tiết diện: Giả thiết Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm: bê tông cốt thép thường Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn: Lực dọc tới hạn Ncr= Hệ số uốn dọc: + e==1.07x10.87+30/2-4=22.6cm +sử dụng bê tông cấp độ bền B20,thép AII=>=0.623 +=0.623x26=16.2cm Xảy ra trường hợp x<2a<.lượng cốt thép yêu cầu Xác định hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh; Hàm lượng cốt thép: Tuy nhiên ta bố trí theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: As=A’s=22x0.2x26/100=1.14cm2 Nhận xét: +cặp nội lực 1 đòi hỏi lượng thép bố trí lớn nhất. Vậy ta bố trí thép cột 1-11 theo As=A’s=3.28cm2. Chọn 2f16 có As = 4.02 (cm2) mỗi bên + các cột 5-11, 6-11 được bố trí giống như cột 4-11 220 300 2f16 2f16 5. Tính toán cốt thép đai cho cột : + Đường kính cốt đai: =(22/4;5)=5.5mm. Chọn cốt đai f8 nhóm AI + Khoảng cách cốt đai: - Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc: =160mm. chọn s=100mm. - Các đoạn còn lại: =240mm. Chọn s=200mm II. Thiết kế dầm Đối với dầm thường xảy ra trạng thái nguy hiểm tại 3 tiết diện: 2 đầu dầm và giữa nhịp. Do đó tại từng tiết diện ta chọn ra các cặp nội lực tính toán như sau: Cặp 1: Có M+MAX Cặp 2: Có M-MAX Trong mỗi đoạn dầm ta chọn QMAX để tính toán và kiểm tra việc bố trí cốt thép đại, hoặc cốt xiên. Số liệu tính toán chung cho dầm: - Bêtông B20 có: Rb = 11.5MPa; Rbt = 0.9MPa = 0,623=> - Thép dọc AII có: Rs = Rsc = 2800daN/cm2 - Thép đai AI có:Rs = Rsc = 2250daN/cm2; Rsw = 1750kg/cm2; 1. Tính cốt thép dọc cho dầm : Tinh cốt thép dọc chịu lực: - Dầm được tính theo tiết diện chữ T - Điều kiện để xác định trục tung hoà qua cánh hoặc sườn là: Xác định MC = Rn x b’c x h’c x(h0 – h’c/2) Nếu M <= Mc thì trục trung hoà đi qua cánh, việc tính toán được tiến hành như tiết diện chữ nhật có bc x h Nếu M > Mc thì trục trung hoà đi qua sườn. a-Tính cốt thép dọc cho tiết diện dầm 1-12: Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: Gối B : M=-16473kg.m=-1647300daN.cm Gối C : M=-16472kg.m=-1647200daN/cm Nhịp BC : M=10759kg.m=1075900daN/cm 2 gối B,C có giá trị momen âm gần bằng nhau nên ta lấy giá trị momen lớn hơn để tính: +Tính cốt thép cho gối B và C(momen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật: b x h = 22 x 60 ( cm ) Giả thiết a =5 cm , h0 = 60 - 5 = 55 ( cm ) Tại gối B,C, với M=1647300daN.m Diện tích cốt thép là: Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Ta chọn 2f25 + 3f22 có As = 9,82 + 11,1 = 21,22 (cm2) +Tính cốt thép cho nhịp BC( mômen dương): Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với Giả thiết a =4 cm , h0 = 60 -4 = 56 ( cm ) Giá trị dộ vươn của cánh Sc lấy bé hơn các trị số sau: -một nưả khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:0.5x(3.6-0.22)=1.69m -1/6 nhịp cấu kiện:1/6x6.6=1.1m =>Sc=1.1m tính =0.22+1.1x2=2.42m=242cm Xác định: =115x242x10x(56-0.5x10)=14199300daN.cm Tại nhịp BC, với M=1075900daN.cm trục trung hòa đI qua cánh. Ta dùng công thức gần đúng để tính As: Ta chọn 3f22 có As = 11,1 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: b-Tính cốt thép dọc cho tiết diện dầm 1-11: Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm: Gối A : M=-458kg.m=-45800daN.cm Gối B : M=-460kg.m=-46000daN/cm Nhịp AB : M=206kg.m=20600daN/cm 2 gối B,C có giá trị momen âm gần bằng nhau nên ta lấy giá trị momen lớn hơn để tính: +Tính cốt thép cho gối A và B (momen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật: b x h = 22 x 40 ( cm ) Giả thiết a =5 cm , h0 = 40 - 5 =35 ( cm ) Tại gối B,C, với M=1647300daN.m Diện tích cốt thép là: Ta chọn 3f22 có As = 11,1 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: +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 , h0 = 40 -4 =36 ( cm ) Giá trị dộ vươn của cánh Sc lấy bé hơn các trị số sau: -một nưả khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:0.5x(3.6-0.22)=1.69m -1/6 nhịp cấu kiện:1/6x2.1=0.35m =>Sc=0.35m tính =0.22+0.35x2=0.92m=92cm Xác định: =115x92x10x(36-0.5x10)=3279800daN.cm Tại nhịp AB, với M=20600daN.cm trục trung hòa đI qua cánh. Ta dùng công thức gần đúng để tính As: Ta chọn 2f20 có As = 6.2 (cm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép: c-Tính cốt thép dọc cho tiết diện dầm 2-11,3-11: Do nội lực hành lang nhỏ nên ta bố thép các dầm giống dầm 1-11 d-Tính cốt thép dọc một cách tương tự cho các dầm khác theo bảng sau : Kýhiệu dâm Tiết diện MdaN.m b x h cm cm2 Chọn thép Dâm4.12 Gối B,C Nhịp BC 16173 10428 22x60 242x60 0.2 0.03 0.85 0.97 9.77 8.12 1.7 0.5 2f20và1f22 As=10cm2 3f20 As=9.42cm2 Dầm 6.13 Gối B,C Nhịp BC 12479 8030 22x60 242x60 0.16 0.01 0.83 0.99 6.9 3.6 1.1 0.6 2f22 As=7.6cm2 2f20 As=6.2cm2 2. Tính cốt thép đai cho dầm : a . Tính toán thép đai cho dầm 1-12:bxh=22x60cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được giá trị lớn nhất của lực cắt gây nguy hiển cho dầm là: QMax = -16473 ( kg ) +dầm chụi tảI trọng phân bố đều với g =2478kg/m , p=670.3kg/m =>q=g+0.5p=2478+0.5x670.3=2813.15kg/m=28.1315kg/cm chọn a=4cm =>h0=60-4=56cm Kiểm tra điều kiện tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: do chưa bố trí cốt đai nên ta giả thiết Ta có: 0.3Rbh=0.3x115x22x56=42504kg>Q=16473kg =>dầm đủ khả năng chụi ứng suất nén chính + Kiển tra sự cần thiết phảI đặt cốt đai: Bỏ qua sự ảnh hưởng của lực dọc trục nên =0.6x(1+0)x9x22x56=6652.8kg =>Q>Qmin =>cần thiết phảI đặt cốt đai chụi cắt +Xác định giá trị: =2(1+0+0)x9x22x56=1241856kg.cm Do dầm cò phần cánh nằm trong vùng kéo nên + xác định giá trị + +ta có < => +giá trị tính toán: + giá trị +yêu cầu nên ta lấy =59.4kg/cm để tính cốt đai +sử dụng đai f6 có a = 0,283 cm2, hai nhánh n=2 +khoảng cách s tính toán: +do dầm có h=60cm>45cm =>=min(h/3,50cm)=20cm +giá trị +Khaỏng cách thiết kế của cốt đai:=16cm. chọn s=15cm=150mm Như vậy ta bố trí f6a150 cho dầm. Kiểm tra lại điéu kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã bố trí cốt đai: với Ta có:Q=16473<0.3x1.05x115x22x56=44629.2 kg =>Dầm đủ khả năng chụi nén chính. b . Tính toán cốt đai cho các dầm 2-12,3-12,4-12,5-12,6-13:bxh=22x60cm Ta thấy lực cắt Q=16473 lad lớn nhất xuất hiện trong dầm 1-12. Như vạy ta bố trí f6a150 cho toàn bộ dầm có kích thước bxh=22x60 khác. c . Tính toán thép đai cho dầm 6-12: bxh=22x40cm Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được giá trị lớn nhất của lực cắt gây nguy hiển cho dầm là: QMax = -883 ( kg ) +dầm chụi tảI trọng phân bố đều với g =2478kg/m , p=670.3kg/m =>q=g+0.5p=2478+0.5x670.3=2813.15kg/m=28.1315kg/cm chọn a=4cm =>h0=40-4=36cm Kiểm tra điều kiện tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: do chưa bố trí cốt đai nên ta giả thiết Ta có: 0.3Rbh=0.3x115x22x36=27324kg>Q=883kg =>dầm đủ khả năng chụi ứng suất nén chính + Kiển tra sự cần thiết phảI đặt cốt đai: Bỏ qua sự ảnh hưởng của lực dọc trục nên =0.6x(1+0)x9x22x36=4276.8kg =>Qđặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo +sử dụng đai f6 có a = 0,283 cm2, hai nhánh n=2 +do dầm có h=60cm>45cm =>=min(h/3,50cm)=20cm +giá trị +Khaỏng cách thiết kế của cốt đai:=20cm. chọn s=20cm=200mm Như vậy ta bố trí f6a200 cho dầm. Kiểm tra lại điéu kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi đã bố trí cốt đai: với Ta có:Q=883<0.3x0.94x115x22x36=25793 kg =>Dầm đủ khả năng chụi nén chính. 3. Tính toán cắt thép : Dầm BC(Tầng 1,2,3) Dự định cắt 2 thanh 25 có Fa = 9.82 (cm2) , còn lại là 3 thanh 22 có Fac = 11.4 (cm2) M2. Zo = M1(0.5l-Zo) Zo = Vậy điểm cắt lí thuyết thanh số 10 cách gối 1 đoạn 1500 mm. Dầm BC tầng 4,5 cũng cắt như vậy. Phần Ii : Thiết kế sàn tầng 4 1. Bản sàn chịu tải trọng: + Tĩnh tải : gtt=355 Kg/m2 + Hoạt tải : Tra theo bảng 3-TCVN 2737-1995-tính khung k2 đã lập 2. Tính toán nội lực của bản sàn Trừ ô sàn ở khu vệ sinh tính theo sơ đồ đàn hồi còn lại các ô sàn khác đều tính toán theo sơ đồ khớp dẻo. a. Tính cho ô bản loại 1 (ô bản S1 có l1xl2=3,3x3,6m). *)Sơ đồ tính toán: */ Nhịp tính toán : Kích thước ô bản a x b=3,3x3,6m . Kích thước tính toán: lt2 = 3,6-0,22= 3,38m lt1 =3,3-0,22 = 3,08m (với bdầm=0,22m) Xét tỷ số hai cạnh l2/l1 =1,09<2ị tính toán với bản kê 4 cạnh làm việc theo hai phương. */ Tải trọng tính toán : Tĩnh tải: g= 355 Kg/m2 Hoạt tải: p=325 Kg/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên bản là: q=355+325 = 680 Kg/m2 */ Nội lực: Sàn được tính toán theo sơ đồ khớp dẻo. Để tiện cho thi công ta đặt cốt thép đều theo hai phương, khi đó mômen sàn xác định theo phương trình sau: (2M1+MA1+MB1) lt2+(2M2+MA2+MB2) lt1 r = lt2/lt1=1,09ị tra bảng 6.2(sách sàn BTCT toàn khối) ta có được các giá trị như sau: q =M2 / M1 =0,93 ị M2= 0,93M1 A1= B1 = MA1/ M1 = MB1/M1 =1,355 ị MA1 = MB1 =1,355 M1 A2=B2= MA2/ M1=MB2/M1=1 ,22 ị MA2 = MB2 =1,22M1 Thay vào phương trình momen trên ta có: 3795,19 = 26,29.M1 ị M1=144,3 (Kgm) ịM2= 134,2kgm MA2= MB2=1,22M1=176 ( Kgm) MA1=MB1=1,355.M1=195,52(Kgm) *) Tính toán cốt thép : Chọn ao=2cm ị ho = h- ao= 10-2 = 8 cm Bê tông B20 có Rb = 115 kg/cm2, , thép AII có Rs = 2800 Kg/cm2 Tính với tiết diện chữ nhật bxh=100x10cm đặt cốt đơn. - Thép chịu mômen âm theo phương cạnh ngắn: =0,0277 < 0,3 Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi dải bản bề rộng 1m là: ị(cm2). Dùng thép f6 có as=0,283 cm2 Khoảng cách cm Tỷ lệ cốt thép : >mmin ị Chọn f6 a200ị trong mỗi mét bề rộng bản có 5 thanh f6 Fa =0,283x5=1,415 cm2 > Fa y/c=1,38cm2 ị Thoả mãn yêu cầu. - Các momen khác đều có giá trị nhỏ hơn momen tính toán, do đó sử dụng kết quả tính toán với M đã tính đem đặt tương tự là thoả mãn. Vì Ptt=325Kg/m2< gtt=355Kg/m2 nên các thép đặt để chịu mômen âm đặt phía trên gối kéo dài khỏi mép gối một đoạn 0,2l (l là nhịp theo phương đặt thép) b. Tính bản sàn vệ sinh tầng 3 *)Sơ đồ tính toán: Nhịp tính toán : Kích thước ô bản a x b=3,6x6,6m . Kích thước tính toán: lt2 = 6,6-0,22= 6,38m lt1 =3,6-0,22 = 3,38m (với bdầm=0,22m) Xét tỷ số hai cạnh l2/l1 =1,83<2ị tính toán với bản kê 4 cạnh làm việc theo hai phương. */ Tải trọng tính toán : Tĩnh tải: g= 511,2 Kg/m2 Hoạt tải: p=240 Kg/m2 Tổng tải trọng tác dụng lên bản là: q=511,2+240 = 751,2 Kg/m2 */ Nội lực: Sàn được tính toán theo sơ đồ khớp dẻo. Để tiện cho thi công ta đặt cốt thép đều theo hai phương, khi đó mômen sàn xác định theo phương trình sau: (2M1+MA1+MB1) lt2+(2M2+MA2+MB2) lt1 r = lt2/lt1=1,83ị tra bảng 6.2(sách sàn BTCT toàn khối) ta có được các giá trị như sau: q =M2 / M1 =0,385 ị M2= 0,385M1 A1= B1 = MA1/ M1 = MB1/M1 =1 ị MA1 = MB1 = M1 A2=B2= MA2/ M1=MB2/M1=0,585 ị MA2 = MB2 =0,585M1 Thay vào phương trình momen trên ta có: 11271 = 30,776.M1 ị M1=366,22 (Kgm) ịM2= 366,22kgm MA1= MB1=M1=366,22 ( Kgm) MA2=MB2=0,585.M1=214,24(Kgm) */ Tính toán cốt thép : Chọn ao=2cm ị ho = h- ao= 10-2 = 8 cm Bê tông mác 250 có Rn = 110 kg/cm2, , thép AII có Ra = 2700 Kg/cm2 Tính với tiết diện chữ nhật bxh=100x10cm đặt cốt đơn. - Thép chịu mômen âm theo phương cạnh ngắn: =0,052 < 0,3 Diện tích cốt thép yêu cầu trong phạm vi dải bản bề rộng 1m là: (cm2). Dùng thép f8 có as=0,503 cm2 Khoảng cách cm Tỷ lệ cốt thép : >mmin ị Chọn f8 a200ị trong mỗi mét bề rộng bản có 5 thanh f6 Fa =0,503x5=2,515 cm2 > Fa y/c=2,24cm2 ị Thoả mãn yêu cầu. - theo phương cạnh dài tình tương tự Chọn f6 a200 c. Tính bản sàn hành lang */ Bản sàn có kích thước l2 = 3,6m; l1 = 2,1m; h = 10cm */ Tải trọng tính toán qtt = qt + qh = 355 + 360 = 715kg/m2 =7150000kg/cm2 */ Sơ đồ tính toán: Xét tỉ số: Sàn thuộc loại bản kê 4 cạnh. */ Xác định nội lựctheo công thức: - Dựa vào kết quả của r, tra bảng (6.2) ta có: q = 0.4 A1 = B1 =1.0 ; A2 = B2 = 0.6 MA1 = MB1 = M1 = 90,22 = 90,22kgm MB2 = MB2 = 0,6M1 = 0,6 x 90,22 = 54,13kgm */ Tính toán thép: Chọn a = 2 cm => ho = 10- 2 = 8 cm - Thép chịu mômen âm theo phương cạnh ngắn: => g = 0,99 Ta chọn f6 a200 có As =1,41cm2 * Thép chịu mômen dương theo phương cạnh ngắn:M1 =90,22kgm =9022kgcm => = 0,99 Diện tích cốt thép là: Chọn f6a200 có As = 1,41cm2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Vậy bố trí cốt thép như trên là hợp lý. Sơ đồ bố trí thép sàn hành lang(bản vẽ) - Tính cốt thép chịu mômen âm và dương theo phương cạnh dài: Căn cứ vào giá trị mômen ta thấy theo phương cạnh dài có các giá trị mômen nhỏ hơn phương cạnh ngắn để thiên về an toàn và thuận tiện cho thi công ta chon cốt thép giống như phương cạnh ngắn. Phần iii : Tính toán cầu thang bộ trục 5-6 ơ 1. Xác định kích thước cầu thang Cốt thép AII Rs=2800kg/cm2 ; Bê tông mác B25 có: Rb=145kg/cm2, Rbt=10,5kg/cm2 2. Bản thang Tính toán bản thang như dầm đơn giản */ Xác định tải trọng bản thang Quy trọng lượng bản thân bậc về phân bố đều trên diện tích sàn: +) Lớp vữa lót dày 1,5cm ị h2=2cm +) Bậc xây gạch : h3= +) Bản thang dày 12cm : h4=10cm +) Lớp vữa trát dày 1,5cm ị h5=1,5cm Bảng tính tải trọng trên cầu thang STT Lớp cấu tạo qtc n qtt 1 Bậc cầu thang 0.067 x 2000 134 1.1 147,4 2 Bản thang btct,2500x0,12 300 1.1 330 3 Vữa trát 0,015 x1800 27 1.3 35,1 4 Lan can tay vịn 1800x0,11 198 1.1 217,8 5 Hoạt tải 300 1.2 360 Tổng 1090 */ Tính toán nội lực bản thang = = = ==185519kg.cm */ Tính toán cốt thép bản thang Chọn F12 a=150 (As=7.54cm2) 3.Tính toán chiếu nghỉ */ Tải trọng Tính toán chiều nghỉ như bản kê 2 cạnh, một đầu gối lên dầm tường D2, một đầu gối lên dầm chiếu nghỉ D1. Tải trọng tác dụng lên chiếu nghỉ. STT Lớp cấu tạo qtc n qtt 1 Mài Granito 2cm, 2000 40 1.1 44 2 Bê tông bản chiếu nghỉ 10(cm), 0.1 x 2500 250 1.1 275 3 Vữa trát dày 1.5 cm, 0.015 x 1800 27 1.3 35.1 4 Hoạt tải 300 1.2 360 Tổng 644 714,1 */ Tính toán nội lực */ Tính toán cốt thép chiếu nghỉ. => chọn theo cấu tạo F10 a=200 (As=3.9cm2 4.Tính dầm chiếu nghỉ D1 */Tải trọng Tải trọng tác dụng lên dầm gồm +Trọng lượng bản thân dầm q1= 1.1x 0.22x 0.4x 2500 = 242(kg/m) +Tải trọng do chiếu nghỉ chuyền vào q2 = 714,1x 2,02x 0,5 =721,24 (kg/m) +Tải trọng do bản thang chuyền vào q3 =1090x3,69x0.5 =2011 (kg/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q= q1+ q2 + q3 = 2974,3 (kg/m) Sơ đồ tính */ Tính toán cốt thép dọc Chọn abv=2,5(cm), h0=40-2,5=37,5(cm) => Chọn theo cấu tạo 5F18(As=12,72cm2) bên trên thép cấu tạo 2F14 */ Tính toán cốt thép đai Khả năng chịu cắt của bê tông dầm Q<=0.6 x Rk x b x h0 0.6 x Rk x b x h0 =0.6 x 10 x 22 x 37,5=4950(kg) < 6692(kg) Vậy phải tính toán cốt đai. Chọn đai F6; fđ=0.283cm2; đai hai nhánh n=2, thép AI, Rad =1700kg/cm2 Khoảng cách tính toán. Khoảng cách cấu tạo với h=40(cm), Uct<=40/2=20(cm)và 15cm, lấy u=15cm Chọn thép đai F6, a=150 5.Tính dầm chiếu nghỉ D2 */Tải trọng Tải trọng tác dụng lên dầm gồm +Trọng lượng bản thân dầm q1= 1.1x 0.22x 0.3x 2500 = 181.5(kg/m) +Tải trọng do chiếu nghỉ chuyền vào q2 = 714,1x 2,02x 0,5 =721,24 (kg/m) +Tải trọng do tường cao 0,45m chuyền vào q3 =1800x0.22x0.45x1.1 =196 (kg/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q= q1+ q2 + q3 = 1099 (kg/m) */ Sơ đồ tính */ Tính toán cốt thép dọc Chọn abv=2,5(cm), h0=30-2,5=27,5(cm) => Chọn theo cấu tạo 2F14 (As=3.08 cm2) bên trên thép cấu tạo 2F14 */ Tính toán cốt thép đai Khả năng chịu cắt của bê tông dầm Q<=0.6 x Rk x b x h0 0.6 x Rk x b x h0 =0.6 x 10 x 22 x 27,5=3630(kg) >2473(kg) Vậy đặt cốt đai theo cấu tạo. F6, a=200 6.Tính dầm DT */Tải trọng Tải trọng tác dụng lên dầm gồm +Trọng lượng bản thân dầm q1= 1.1x 0.22x 0.35x 2500 = 211,75(kg/m) +Tải trọng do bản thang chuyền vào Q2 =1090x3,69x0.5 =2011 (kg/m) Tổng tải trọng tác dụng lên dầm q= q1+ q2 = 2223 (kg/m) */ Sơ đồ tính */ Tính toán cốt thép dọc Chọn abv=2,5(cm), h0=35-2,5=32,5(cm) => Chọn theo cấu tạo 4F16 (As=8.04 cm2) */ Tính toán cốt thép đai Khả năng chịu cắt của bê tông dầm Q<=0.6 x Rk x b x h0 0.6 x Rk x b x h0 =0.6 x 10 x 22 x 32,5=4290(kg) >2112(kg) Vậy đặt cốt đai theo cấu tạo. F6, a=200 Phần iv: Thiết kế móng 1 . Đánh giá điều kiện địa chất công trình: Theo báo cáo kết quả khảo sát công trình thì công trình được xây dựng trên tỉnh TháI Bình, địa hình tương đối bằng phẳng. Chiều dày các lớp đất và các chỉ tiêu cơ lý theo bảng sau: STT Tên lớp đất Chiều dày (m) g kN/m gs kN/m W % WL % Wp % j0 kPa N30 E kPa Cu kPa 1 Đất lấp 0,6 16 - - - - - - - - - 2 Sét pha 4,2 18,2 26,5 34 40 25 17 19 7,5 7300 20 3 Cát pha 6,4 18,8 26,2 27 29 23 19 8 8 7800 28 4 Cát hạt trug 18,8 27 17,6 - - 35 - 25 3000 28 Chiều sâu mực nước ngầm là -3,5m so với cốt thiên nhiên Đánh giá tính chất cơ lý của đất nền: Lớp 1:Đây là lớp đất lấp, chiều dày nhỏ, thuộc loại đất yếu, do vậy không làm được nền móng. Lớp 2:Đất thuộc loại sét pha Độ sệt: =>Lớp 2 là lớp sét dẻo mềm, thuộc loại đất trung bình Trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất: Lớp 3: Lớp cát pha Độ sệt: =>Lớp thứ 3 thuộc loại đất cát pha dẻo mềm Trọng lượng riêng đẩy nổi: Lớp 4: Lớp cát hạt trung Lớp thứ 4 là loại đất tốt ( cát hạt trung chất vừa ) 2. Tải trọng tác dụng xuống móng: a) Tải trọng do khung gây ra: Theo kết quả tính toán của kết cấu thì nội lực tính toán dưới chân cột (đỉnh móng) trục B : Móng M2 : N0tt = 142554kg=1425,54kn. M0tt = 110621kg.m.=1106,21kNm Q0tt = 11991kg.=119,91kN Với lực dọc đưa vào tính toán móng ta phải cộng thêm trọng lượng cột tầng 1, trọng lượng dầm giằng móng, trọng lượng tường tầng 1. - Trọng lượng cột tầng 1 (22´45cm). N1 = gc x h =315,666x4,6=1452 (kG) =1,452T -Tải trọng do tường tác dụng lên móng trục B: NBT = (3,6 – 0,3)x3x 0,22x 1800x 1,1 = 5175 kg = 5,175 T -Tải trọng do giằng móng tác dụng lên móng trục B NBg = ( 3,6+). 0,35. 0,5. 2500. 1,1 = 3826 kg= 3,826 T Vậy nội lực tính toán tại đỉnh móng trục B là: N0tt = 142,554 + 5,175 + 3,826 + 1,452 = 153 T=1530kN. M0tt = 110,621 Tm.=1106,21kN.m Q0tt = 11,991T=119,91kN 3. Chọn giải pháp thi công: Do tính chất của công trình gần các công trình lân cận, khu dân cư, cho nên ta chọn giải pháp ép cọc 4. Chọn độ sâu chôn móng và chiều cao đài: Do lớp cát hạt chung có chiều dày khá lớn, lại là loại lớp đất tốt ta dự kiến sẽ cho cọc xuyên vào lớp này. Chọn đài cọc cao: hđ = 0,7m .Bê tông lót móng B15 dày 10cm Cốt đỉnh đài cách cốt 0.000 là -1,2m.Đáy đài đặt tại cốt –1,9m 5. Chọn loại cọc: Chọn cọc có kích thước 250 x 250 mm Thép chịu lực 4f16, nhóm AII có Rs = 2800 kg/cm2 Bê tông mác B20 có Rb = 115 kg/cm2 Phần cọc nguyên ngậm trong đài là 10 cm, phần đập đầu cọc lấy thép neo vào đài là 40 cm Cọc được tổ hợp từ 2 đoạn: 1 đoạn 6m + 1 đoạn 5,5m Phần cọc nằm trong đất = 11,5 – ( 0,35 + 0,15 + 0,1 ) = 10,9 m 6. Xác định sức chịu tải của cọc: a) Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc: PVL =j ( RbAb + RsAa ) = 1 ( 115x25x25+28x10x4x2,011x10) = 944 KN b) Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Vi` chân cọc tỳ lên lớp cát hạt trung chặt vừa lên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát Sức chịu tải của đất nền được tính theo công thức Pd=m(m.R.F+u.ồ mfi.fi.li) m=1 :hệ số điều kiện làm việc F:Tiết diện cọc F=0,25.0,25(m2) u:chu vi tiết diện ngang chân cọc u=4.0,25=1m mR:Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc : mR =1 mfi: Hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc: mfi =1 li: chiều dài cọc nằm trong lớp đất thứ i. R: cường độ sức chống của đất ở mũi cọc: bảng6.2 fi: cường độ tính toán lực ma sát của đất xung quanh cọc. lớp đất Zi(m) fi(kpa) li(m) fi hi II 2,1 3,8 12,4 15,4 1,4 2,0 17,36 30,8 III 5,3 6,5 8,2 10,2 12,36 12,5 12,95 13,2 1,0 1,4 2,0 2,0 12,36 17,5 25,9 26,4 IV 11,5 67,1 0,6 40,26 H=11,8mtra bảng 5.3 -20TCN 21-86 có R=1220KN/m2 =>Pđ=1.(1x1220x0,252 + 1,1x170,58) = 496,5KN =>P’đ=Pđ/1,4=354,7 . thấy P’đ<Pv do vậy đưa P’đ vào tính toán thiết kế. 7. Tính toán các móng: a) Tính móng trục B: Tìm áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài Diện tích sơ bộ đài: Trong đó: h là độ sâu đặt đáy đài h =1,2+0,7(m) n =1,1 là hệ số vượt tải gtb =20(KN/m2): trị trung bình của trọng lượng riêng của đài cọc và đất trên các bậc đài Trọng lượng tính toán sơ bộ của đài và đất trên các bậc đài : Nttsb=n.Asb.h.gtb=1,1.x2,6.x1,9.x20=108,68(kN) Lực dọc sơ bộ tính toán đến cốt đế đài: N’đ = N0tt + Nttsb = 1530+108,68=1638.68 kN Số lượng cọc sơ bộ trong đài:cọc Do móng chịu tải lệch tâm nên ta chọn số cọc nC=6 cọc để bố trí cho móng. Bố trí cọc trong các đài cọc phải thoả mãn các yêu cầu sau: Khoảng cách giữa 2 tim cọc ³3d=250x3mm=750mm - Khoảng cách từ mép đài đến mép cọc gần nhất =200mm Bố trí cọc trong mặt bằng: Diện tích thực tế của đài cọc: Asđ = 1,95. 1,2 = 2,34 m2 Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài: Nđ = nAsđgtbh = 1,1.2,34.1,9.20=97,8kN Tải trọng thực tế xác định đến cốt đài Ntt = N0tt+Nđ = 1530+97,8= 1627,8kN Mô men tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = M0tt + Q0tt hđ = 1106,21+119,91x0,7=1190,14 kN.m Lực dọc truyền xuống các cọc dãy biên là: Trọng lượng cọc : Pc = 0,252x1,1x0,4x2,5=0,277T=2,77kN PttMax + Pc =335,77+2,77=338,54 kN<Pd,=354,7 kN =>Vậy thoả mãn điều kiện áp lực dãy cọc biên PttMin =128,2 kN > 0 Không cần xét đến sự chống nhổ + Kiểm tra nền móng theo điều kiện biến dạng: Chiều dài của đáy khối móng quy ước (cạnh bc) LM=L+2.H.tga=0,75 + 2x0,25/2 + 2x10,4x0,0882 = 2,834 m Chiều rộng của đáy khối móng quy ước : BM=B+2.H.tga=1,5 + 2x0,25/2 + 2x10,4x0,0882 = 3,584 m =>Diện tích tiết diện ngang khối quy ước không tính cọc: S = LmBm - Sc = 2,834.3,584– 6x0,252 = 9,782 m2 Chiều cao khối móng quy ước:Hm = 10,4+ 1.9 = 12,3 m Trọng lượng khối móng quy ước: Trọng lượng lớp đất kể từ đáy lớp lót đế đài trở lên: N1tc = Lm Bm gtb h = 2,834x3,584x2x2=40,63 T Trọng lượng khối đất từ đáy lớp lót tới mực nước ngầm: N2tc = 2,1.9,782.18,2=373,868 KN= 37,39 T Trọng lượng khối đất từ mực nước ngầm tới đáy lớp 2: N3tc = 1,3.9782.8,55 = 108,73KN = 10,873 T Trọng lượng khối đất từ đáy lớp 2 tới đáy lớp 3: N4tc = 6,4.9,782.9,26 = 579,7 KN = 57,97 T Trọng lượng khối đất từ đáy lớp 3 tới đáy khối quy ước: N5tc = 0,6.9,782.10,17 = 59,69 KN = 5,97T Trọng lượng cọc: Nctc = 6x0,252 .10,4.25=97,5Kn=9,75T =>Tổng trọng lượng khối quy ước: = 40,63+37,387+10,873+57,97+5,97+9,75 =162,58T=1625,8kN Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng xuống móng: Độ lệch tâm tại đáy khối quy ước: áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối quy ước: Cường độ đất nền tạiđáy khối quy ước: CII = 0: lực dính đơn vị ; m1 = 1,4 : Cho loại đất sét pha, cát pha m2 = 1 : Cho công trình không tuyệt đối cứng Ktc = 1 : Kết qủa các chỉ tiêu cơ lý lấy tại hiện trường A,B,D: hệ số tra bảng 3.2-sách đồ án nền móng, dựa theo trị tính toán của góc ma sát. trị số tính toán thứ hai của trọng lượng riêng đất tuần tự dưới đáy khối quy ước và từ đáy khối quy ước trở lên.(dung trọng đẩy nổi bình quân của các lớp đất trên và dưới mũi cọc) jII = 35 tra bảng ta được: A = 1,67 ; B = 7,69 ; D=9,59 =18,8kN/m3 Thỏa mãn điều kiện: 1,2Rm = 1,2x1514,3 = 1817,2KPa < 1,2 Rm = 285,5KPa<Rm = 1514,3KPa Vậy có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. */Tính lún: Do lớp đất dưới chân cọc dày, diện tích đáy khối quy ước( đế đài) nhỏ .Có thể dùng được mô hình nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán . +ứng suất bản thân: Tại đáy đất lấp = 0,6.x16 =9,6KPa Tại đáy lớp 2 = 9,6+4,2.x18,2 = 86,04 KPa Tại đáy lớp 3 = 86,04+6,4.x18,8 = 206,36 KPa Tại đáy khối quy ước : = 206,36+0,6.x18,8=247,64KPa ứng suất bản thân gây lún tại đáy khối quy ước =285,5-247,64=37,86KPa Tại đáy khối quy ước : sgl<0,2. =0,2x.217,64=43,53KPa Do vậy theo quy phạm tính lún ta không cần tính toán vi` độ lún của móng đã nhỏ hơn độ lún cho phép [S]=8cm(của nhà dân dụng nhiều tầng khung BTCT)có tường chènTCXD45-78 */Kiểm tra chiều cao đài cọc theo điều kiện chọc thủng đài cọc Q<=Pct +Q tổng lực ngoài lên 2 hình đáy chọc thủng Q=P-lực đẩy ngược => Q=P- n2.Pcoc + Trong đó : u chu vi trung bình b=min(0,75ho/d và 1,5) Rk cường độ tính toán chịu kéo của bê tông:88T/m2 ho:chiều cao hữu ích của đài 0,65m d:từ mép cột đến mép cọc d=0,4m n2: số cọc nằm trong a2b2c2d2=> n2=0 U = 0,5.(abcd + a2b2c2d2) = 0,5.[ (0,45+ 0,22).2+ (1,25+0,5).2] = 2,42 (m). =>Pct = 1,22.x 880.x2,42.x 0,65 = 1688 kN Q = P – n2.Pcoc =>Q = P = 1267,3 T =>Q < Pct -> Chiều cao đảm bảo chọc thủng */Tính toán độ bền móng và cốt thép đài cọc: Bê tông mác B20 có Rn = 11,5MPa Cốt thép nhóm AII có Rs = 280MPa hđ = 0,7 m +Tính cốt thép theo chiều ngắn Mômen tại mặt cắt 1-1:MI = r1.(SPi)= r1x(P3+P6) ri : cánh tay đòn từ tâm cột thứ i tới tâm cột (SPi): phản lực đầu cọc thứ i r1 = 0,75 – 0,45/2 = 0,525 (m) pi = p3 = p6 = pmax = 335,77kN MI = 0,525. (2.355,77) = 373,55kNm As = Chọn 12 F16, As= 24,13cm2 Tính cốt thép theo chiều dài Mômen tại mặt cắt II-II: MII = r2 . .(SPi)= r2x(p1+p2+p3) ri : cánh tay đòn từ tâm cột thứ i tới tâm cột (SPi): phản lực đầu cọc thứ i r2 = 0,75/2 – 0,22/2 = 0,265 (m) (SPi) = p1+p2+p3= 128,2+241,98+355,77 = 725,95kN MII = 0,265x (725,95) = 192,37kNm FaII = Chọn 8F14, As= 12,31cm2 *Tính toán vận chuyển cẩu lắp cọc: Tổng chiều dài cọc là: lc = 11cm, ta chia ra làm 2 đoạn, 1 đoạn C1 = 6 m, 1 đoạn C2 = 6 m Cốt thép dùng cho cọc là 4f16 +Khi vận chuyển cọc dùng 2f16 có As = 4,02 cm2 a= 0,207.l = 0,207x6 = 1,242 m Tải trọng phân bố đều trên toàn cọc: q = 0,25x0,25x2500x1,5 = 234,375 daN/m Mômen mà cọc phải chịu khi vận chuyển: M = 0,043xql2 = 0,043x234,375x62 = 362,8 daN/m Khả năng chịu lực của tiết diện: Mtd =As.Rs.(h0 – a’) = 2800x4,02x(21 – 4) = 187518 daN/cm MMax = 362,8 kg/m < Mtd = 1845,18 daN/m =>Cọc đủ khả năng chịu được khi vận chuyển. +Khi cẩu lắp: MMax = 0,083.ql2 = 0,083x234,375x62 = 725,6 ( daN/m ) =>MMax < Mtd. Cọc đủ khả năng cẩu lắp.