Đề tài Chung cư cao tầng ct1a phục vụ di dân tái định cư

lời mở đầu Tất cả các sinh viên trường Đại học Xây dựng, sau 5 năm học tập và rèn luyện đều phải trải qua một cuộc sát hạch cuối cùng trước khi được công nhận là một người kỹ sư xây dựng - đó là đồ án tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp là một bài ôn tập lớn cuối cùng mà em và các sinh viên trong toàn trường phải thực hiện. Trong thời gian 15 tuần, với đề tài "Chung cư cao tầng ct1a phục vụ di dân tái định cưi", em có nhiệm vụ tìm hiểu phần kiến trúc, thiết kế phần kết cấu và lập biện pháp kỹ thuật, tổ chức thi công công trình. Với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của cô Nguyễn Thanh Hà (hướng dẫn kết cấu) và tiến sĩ Trần Hồng Hải (hướng dẫn thi công), em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em có điều kiện kiểm tra lại những kiến thức mình đã học. Quá trình ôn tập này đặc biệt có ích cho em trước khi ra trường, sử dụng những kiến thức đã học vào công việc thiết kế xây dựng sau này. Thời gian 5 năm học tại trường Đại học Xây dựng đã kết thúc và sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, sinh viên chúng em sẽ là những kỹ sư trẻ tham gia vào quá trình xây dựng đất nước. Tất cả những kiến thức đã học trong 5 năm, đặc biệt là quá trình ôn tập thông qua đồ án tốt nghiệp tạo cho em sự tự tin để có thể bắt đầu công việc của một kỹ sư thiết kế công trình trong tương lai. Những kiến thức đó có được là nhờ sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Xây dựng. Em xin phép được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến nhà trường và tất cả các thầy cô đã dạy dỗ em. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thanh Hà (bộ môn công trình thép gỗ) và TS. Trần Hồng Hải (bộ môn công nghệ và tổ chức xây dựng) - những người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tạo cho em sự tự tin để làm một người kỹ sư xây dựng. Hà Nội, ngày 18/1/2006 Sinh viên: Vương Danh Thắng Phần I Kiến trúc (10%) Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Hồng Hải Bộ môn : công nghệ và tổ chức xây dựng Nhiệm vụ : Vẽ các mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt của công trình Bản vẽ kèm theo : - 01 bản vẽ mặt bằng tầng hầm (KT- 01). - 01 bản vẽ mặt bằng tầng 1 (KT- 02). - 01 bản vẽ mặt bằng tầng điển hình (KT- 03) - 01 bản vẽ mặt bằng mái (KT- 04) - 01 bản vẽ mặt đứng chính + mặt cắt dọc (KT- 05). - 01 bản vẽ mặt đứng bên + mặt cắt ngang (KT- 06). I. giới thiệu về công trình: 1. Tên công trình: Nhà ở chung cư cao tầng CT1A – Mỹ Đình 2. Quy mô xây dựng: Công trình được xây dựng với tổng diện tích sàn là 1224 m2, được xây trên khu đất có diện tích 2335 m2, nhằm phục vụ nhu cầu ở và sinh hoạt cho 126 căn hộ tương ứng khoảng 750 người dân. 3. Địa điểm xây dựng: Công trình được xây dựng tại khu đô thị mới Mỹ Đình iI. Các giải pháp: 1. Giải pháp kiến trúc. a. Công năng sử dụng - Giải pháp mặt bằng: Công trình được thiết kế bao gồm 15 tầng thân, 1 tầng hầm, và tầng mái, mặt bằng công trình trải dài, tổng chiều cao phần thân là: 53.7 (m). + Tầng hầm: Cao 3m, có diện tích sàn là: 1224m2, dùng để xe. (Ôtô con 4 chỗ, xe máy, xe đạp, không để xe tải, xe ben những xe có chiều cao lớn) + Tầng 1 : Cao 4,2m, đặt kiốt, siêu thị và một số phòng kỹ thuật (trạm điện, thu rác…), cụ thể như sau: 2 siêu thị (310m2 và 300m2) 4 Kiốt mỗi cái có diện tích 32m2 Phòng thu rác được đặt ở tầng 1, cửa phòng thu rác được đi riêng không ảnh hưởng đến xung quanh Ngoài ra tầng 1 còn đặt phòng kỹ thuật và phòng kỹ thuật điện + Tầng điển hình : Cao 3,3m bố trí 9 căn hộ chia thành 2 loại: 2 phòng ngủ và 3 phòng ngủ bao gồm: 6 căn hộ 3 phòng ngủ (108,5m2) trong đó mỗi căn hộ có: 3 phòng ngủ, 1 phòng khách, 1 bếp, và 2 vệ sinh 3 căn hộ 2 phòng ngủ (85m2) trong đó mỗi căn hộ có: 2 phòng ngủ, 1 khách, 1 bếp và 1 vệ sinh Ngoài ra căn hộ nào cũng có ít nhất một ban công Hố đổ rác được mỗi tầng một cửa được bố trí gần cầu thang, đổ rác xuống tầng 1 nơi đặt phòng thu rác Tóm lại có tất cả: 24 phòng ngủ, 24 vệ sinh, 9 phòng khách, 9 bếp, 11 ban công ở tầng điển hình + Tầng mái: - Lợp mái tôn độ dốc 15%, đặt 2 bể nước trên mái - Nước mưa được thu vào các cửa thu nước mái qua ống đứng dẫn xuống hệ thống rãnh thoát nước tầng 1 b. Giải pháp thông gió, cấp nhiệt: - Công trình được đảm bảo thông gió tự nhiên nhờ hệ thống hành lang, cửa sổ có kích thước, vị trí hợp lí. - Sử dụng hệ thống máy điều hoà. - Công trình có hệ thống quạt đẩy, quạt trần, để điều tiết nhiệt độ và khí hậu đảm bảo yêu cầu thông thoáng cho làm việc, nghỉ ngơi. - Tại các buồng vệ sinh có hệ thống quạt thông gió. c. Giải pháp giao thông: + Giao thông đứng: Gồm thang 2 thang máy và 2 thang bộ - Thang máy là phương tiện giao thông theo phương đứng của toàn công trình. Công trình có 2 thang máy dân dụng được lắp vào 2 lồng thang máy phục vụ cho tất cả các tầng. + Giao thông ngang: - Bố trí 2 dãy hành lang trong thông với nhau xung quanh lõi (Thang máy) d. Giải pháp phòng cháy chữa cháy: Giải pháp phòng cháy, chữa cháy phải tuân theo tiêu chuẩn phòng cháy-chữa cháy cho nhà cao tầng của Việt Nam hiện hành. Hệ thống phòng cháy – chữa cháy được trang bị các thiết bị sau: - Hộp đựng ống mềm và vòi phun nước, bình xịt được bố trí ở các vị trí thích hợp của từng tầng. - Máy bơm nước chữa cháy được đặt ở tầng kĩ thuật. - Bể chứa nước chữa cháy. - Hệ thống báo cháy gồm : đầu báo khói, hệ thống báo động. e. Về giải pháp cung cấp điện: - Dùng nguồn điện được cung cấp từ thành phố, công trình có trạm biến áp riêng, ngoài ra còn có máy phát điện dự phòng. - Hệ thống chiếu sáng đảm bảo độ rọi từ 20 – 40lux. Đối với các phòng phục vụ nhu cầu giải trí, phòng đa năng có thêm yêu cầu chiếu sáng đặc biệt thì được trang bị các thiết bị chiếu sáng cấp cao. Phương thức cấp điện - Toàn công trình cần được bố trí một buồng phân phối điện ở vị trí thuận lợi cho việc đặt cáp điện ngoài vào và cáp điện cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện bên trong công trình. Buồng phân phối này được bố trí ở tầng kĩ thuật. - Từ trạm biến thế ngoài công trình cấp điện cho buồng phân phối trong công trình bằng cáp điện ngầm dưới đất. Từ buồng phân phối điện đến các tủ điện các tầng, các thiết bị phụ tải dùng cáp điện đặt ngầm trong tường hoặc trong sàn. - Trong buồng phân phối, bố trí các tủ điện phân phối riêng cho từng khối của công trình, như vậy để dễ quản lí, theo dõi sự sử dụng điện trong công trình. - Bố trí một tủ điện chung cho các thiết bị, phụ tải như: trạm bơm, điện cứu hoả tự động, thang máy. - Dùng Aptomat để khống chế và bảo vệ cho từng đường dây, từng khu vực, từng phòng sử dụng điện. f. Giải pháp cấp, thoát nước: f1. Cấp nước - Nước cung cấp cho công trình được lấy từ nguồn nước thành phố. f2. Thoát nước bẩn - Nước từ bể tự hoại, nước thải sinh hoạt, được dẫn qua hệ thống đường ống thoát nước cùng với nước mưa đổ vào hệ thống thoát nước có sẵn của khu vực. - Hệ thống thoát nước trên mái, yêu cầu đảm bảo thoát nước nhanh, không bị tắc nghẽn. - Bên trong công trình, hệ thống thoát nước bẩn được bố trí qua tất cả các phòng, là những ống nhựa đứng đặt trong hộp kỹ thuật và đưa đến tầng kỹ thuật để thoát nước ra ngoài công trình. g. Giải pháp thu gom rác thải: - Mỗi tầng có một cửa thu gom rác thải bố trí gần cầu thang, rác thải theo hệ thống ống dẫn đứng xuống tầng 1 là nơi đặt phòng thu rác thải. - Tầng 1 đặt phòng thu rác thải có cửa riêng thông ngay ra ngoài công trình nên không ảnh hưởng đến môi trường trong công trình và xe cộ đi vào lấy rác thuận tiện h. Hệ thống thông tin - tín hiệu, dịch vụ ngân hàng: - Công trình được lắp đặt một hệ thống tổng đài điện thoại phục vụ thông tin, liên lạc quốc tế, trong nước và có cả dịch vụ ngân hàng phục vụ quý khách. - ở mỗi phòng đặt một máy điện thoại nội bộ để thuận tiện trong liên lạc. - Lắp đặt các hệ thống cứu hoả tự động như : còi báo động, hệ thống xịt khí Cacbonic, các đường báo cứu ra trung tâm cứu hoả thành phố, các hệ thống thoát hiểm. i. Hệ thống chống sét và nối đất: - Hệ thống chống sét gồm: kim thu lôi, hệ thống dây thu lôi, hệ thống dây dẫn bằng thép, cọc nối đất ,tất cả được thiết kế theo đúng qui phạm hiện hành. - Toàn bộ trạm biến thế, tủ điện, thiết bị dùng điện đặt cố định đều phải có hệ thống nối đất an toàn, hình thức tiếp đất : dùng thanh thép kết hợp với cọc tiếp đất. 2. Giải pháp kết cấu a. Phần ngầm: - Do địa chất Hà Nội tương tối xấu, công trình cao tầng (15 tầng) nên chọn giải pháp dùng móng cọc khoan nhồi. - Đây là công nghệ thường sử dụng hiện nay, đòi hỏi công nghệ thi công và chi phí lớn nhưng chúng có ưu điểm là có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét, đường kính cọc nhiều loại, có khả năng chịu tải lớn, khắc phục được tiếng ồn, chấn động ảnh hưởng đến công trình xung quanh b. Phần thân: - Căn cứ vào hình dáng kiến trúc, giải pháp mặt bằng, tình trạng địa chất của khu vực xây dựng công trình, ta chọn giải pháp kết cấu cho công trình như sau: Sơ đồ kết cấu: Khung BTCT đổ toàn khối, kết hợp với lõi vách chịu tải trọng ngang c. Phần mái: - Chọn giải pháp mái tôn tạo dốc, độ dốc 15% 3. Đánh giá giải pháp kiến trúc, kết cấu trên quan điểm thi công - Do công trình được xây trên khu đất rộng rãi là khu đô thị mới Mỹ Đình nên mặt bằng kiến trúc được thiết kế thi công dễ dàng, giao thông đi lại thuận tiện - Tuy mặt bằng có trải dài (54.6m) xong hiện nay với sự hỗ trợ của các thiết bị máy móc thi công hiện đại như: cần trục tháp, máy bơm bê tông… cho nên việc thi công không hề bị cản trở. Cho nên ta thấy kiến trúc hoàn toàn hợp lý - Về mặt kết cấu: Hiện nay công nghệ thi công bê tông cốt thép đổ tại chỗ đang rất thịnh hành tại Việt Nam, đối với nhà cao tầng giải pháp kết cấu khung chịu lực kết hợp với lõi vách chịu tải trọng ngang là hoàn toàn hợp lý III. điều kiện thi công: 1. Những điều kiện về địa hình, địa chất, thuỷ văn: + Công trình nằm tại Hà Nội nhiệt độ bình quân trong năm là 27oC, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và thấp nhất khá cao do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, đây là khí hậu quyết định thời tiết của miền Bắc nói chung + Hai hướng gió chủ đạo là Đông Nam vào mùa hè và Đông Bắc vào mùa Đông + Địa hình: Bằng phẳng, giao thông thuận tiện + Địa chất: Công trình được xây dựng trong lưu vực sông Hồng (Hà Nội) nên nền đất không tốt lắm, gồm nhiều lớp đất khác nhau, lớp cát, đá thô ở sâu + Thuỷ văn: Hà Nội là nơi có mạch nước mặt và nước ngầm khá phức tạp, mực nước ngầm ở độ sâu -10m. 2. Điều kiện các nguồn cung ứng vật tư: Vốn đầu tư được cấp theo từng giai đoạn thi công công trình . Vật tư được cung cấp liên tục đầy đủ phụ thuộc vào giai đoạn thi công: Bê tông cọc và đài cọc dùng bê tông Mác 300 là bê tông thương phẩm của công ty Vinaconex. Bê tông dầm, sàn, cột: dùng bê tông thương phẩm Mác 300 của công ty Vinaconex. Thép: sử dụng thép Thái Nguyên loại I đảm bảo yêu cầu và có chứng nhận chất lượng của nhà máy. Dùng xi măng Hoàng Thạch PC40 có chứng nhận chất lượng của nhà máy. Đá, cát được xác định chất lượng theo TCVN. Gạch lát, gạch lá nem dùng sản phẩm của công ty Hữu Hưng. Khung Nhôm, cửa kính Singapo. Điện dùng cho công trình gồm điện lấy từ mạng lưới điện thành phố và từ máy phát dự trữ phòng sự cố. Điện được sử dụng để chạy máy, thi công và phục vụ cho sinh hoạt của cán bộ công nhân viên. Nước dùng cho sản xuất và sinh hoạt được lấy từ mạng lưới cấp nước thành phố. Nhân lực: được xem là đủ đáp ứng theo yêu cầu của tiến độ thi công. Máy móc thi công gồm: Máy đào đất. Cẩu bánh xích. Cần trục tháp. Xe vận chuyển đất. Đầm dùi, đầm bàn, máy bơm nước ngầm. 3. Điều kiện hạ tầng kỹ thuật, xử lý: + Khu đô thị mới Mỹ Đình tuy mới được xây dựng xong là một trong những trọng điểm của quốc gia để phát triển thủ đô sau này nên đã được trang bị hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật khá tốt, mạng lưới giao thông đi lại đã được mở rất thuận tiện + Điện, nước, trạm y tế, trường học cũng được quy hoạch tốt phục vụ cho một lượng đông dân cư sinh sống. Phần ii Kết cấu (45%) Giáo viên hướng dẫn : nguyễn thanh hà Bộ môn : Công trình thép gỗ Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết kế thép sàn tầng 5. - Thiết kế thép cầu thang bộ trục 2-3 - Thiết kế thép khung trục 3. - Thiết kế thép móng khung trục 3 Chương 1: giải pháp kết cấu I - Đặc điểm thiết kế kết cấu nhà cao tầng: Thiết kế kết cấu nhà cao tầng so với thiết kế kết cấu nhà thấp tầng thì vấn đề chọn giải pháp kết cấu có vị trí rất quan trọng. Việc chọn hệ kết cấu khác nhau có liên quan đến vấn đề bố trí mặt bằng , hình thể khối đứng, độ cao các tầng, thiết bị điện, đường ống, yêu cầu về kỹ thuật thi công, tiến độ thi công, giá thành công trình… Đặc điểm chủ yếu của nhà cao tầng là: 1. Tải trọng ngang: Tải trọng ngang bao gồm áp lực gió tĩnh, động là nhân tố chủ yếu của thiết kế kết cấu. Nhà ở phải đồng thời chịu tác động của tải trọng đứng và tải trọng ngang. Trong kết cấu thấp tầng, ảnh hưởng của tải trọng ngang sinh ra rất nhỏ, nói chung có thể bỏ qua. Theo sự tăng lên của độ cao, nội lực và chuyển vị do tải trọng ngang sinh ra tăng lên rất nhanh. Nếu xem công trình như một thanh công xôn ngàm cứng tại mặt đất thì mô men tỉ lệ thuận với bình phương chiều cao: M=q. (Tải trọng phân bố đều) M=q. (Tải trọng phân bố tam giác) 2. Chuyển vị ngang: Dưới tác dụng của tải trọng ngang, chuyển vị ngang của công trinh cao tầng cũng là một vấn đề cần quan tâm. Cũng như trên, nếu xem công trình như một thanh công xôn ngàm cứng tại mặt đất thì chuyển vị do tải trọng ngang tỉ lệ thuận với luỹ thừa bậc 4 của chiều cao. D= (Tải trọng phân bố đều) D= (Tải trọng phân tam giác) Chuyển vị ngang của công trình làm tăng thêm nội lực phụ do tạo ra độ lệch tâm cho lực tác dụng thẳng đứng; làm ảnh hưởng đến tiện nghi của người làm việc trong công trình; làm phát sinh các nội lực phụ sinh ra các rạn nứt các kết cấu như cột, dầm, tường, làm biến dạng các hệ thống kỹ thuật như các đường ống nước, đường điện... Chính vì thế, khi thiết kế công trình nhà cao tầng không những chỉ quan tâm đến cường độ của các cấu kiện mà còn phải quan tâm đến độ cứng tổng thể của công trình khi công trình chịu tải trọng ngang. 3. Trọng lượng bản thân: Công trình càng cao, trọng lượng bản thân càng lớn thì càng bất lợi về mặt chịu lực. Trước hết, tải trọng đứng từ các tầng trên truyền xuống tầng dưới cùng làm cho nội lực dọc trong cột tầng dưới lớn lên, tiết diện cột tăng lên vừa tốn vật liệu làm cột, vừa chiếm không gian sử dụng của tầng dưới, tải trọng truyền xuống kết cấu móng lớn thì sẽ phải sử dụng loại kết cấu móng có khả năng chịu tải cao, do đó càng tăng chi phí cho công trình. Mặt khác, nếu trọng lượng bản thân lớn sẽ làm tăng tác dụng của các tải trọng động như tải trọng gió động, tải trọng động đất. Đây là hai loại tải trọng nguy hiểm thường quan tâm trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng. Vì vậy, thiết kế nhà cao tầng cần quan tâm đến việc giảm tối đa trọng lượng bản thân kết cấu, chẳng hạn như sử dụng các loại vách ngăn có trọng lượng riêng nhỏ như vách ngăn thạch cao, các loại trần treo nhẹ, vách kính khung nhôm... II - Phương án kết cấu : Từ thiết kế kiến trúc, ta có thể chọn một trong hai loại kết cấu sau: 1. Kết cấu thuần khung: Với loại kết cấu này, hệ thống chịu lực chính của công trình là hệ khung gồm cột dầm sàn toàn khối chịu lực, lõi thang máy được xây gạch. Ưu điểm của loại kết cấu này là tạo được không gian lớn và bố trí linh hoạt không gian sử dụng; mặt khác đơn giản việc tính toán khi giải nội lực và thi công đơn giản. Tuy nhiên, kết cấu công trình dạng này sẽ giảm khả năng chịu tải trọng ngang của công trình. Nếu muốn đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình thì kích thước cột dầm sẽ phải tăng lên, nghĩa là phải tăng trọng lượng bản thân của công trình, chiếm diện tích sử dụng. Do đó, chọn kiểu kết cấu này chưa phải là phương án tối ưu. Với công trình không cao quá và chịu tải trọng gió, động đất không lớn ta có thể áp dụng sơ đồ kết cấu khung cứng chịu lực (sơ đồ khung giằng). 2. Kết cấu khung vách: Đây là kết cấu kết hợp khung bê tông cốt thép và vách cứng cùng tham gia chịu lực.Tuy có khó khăn hơn trong việc thi công nhưng kết cấu loại này có nhiều ưu điểm lớn. Khung bê tông cốt thép chịu tải trọng đứng và một phần tải trọng ngang của công trình. Lõi cứng tham gia chịu tải trọng ngang cho công trình một cách tích cực. Lõi cứng ở đây sẽ tận dụng lồng thang máy không ảnh hưởng đến không gian sử dụng, mặt khác lõi cứng sẽ giảm chấn động khi thang máy làm việc. Tuy nhiên đối với một số công trình (như khách sạn) lõi thang máy được thiết kế để làm đẹp kiến trúc. Khi bố trí khung đặc biệt là lõi phải bố trí đối xứng để chống xoắn cho nhà. Bê tông cột dầm sàn được đổ toàn khối tạo độ cứng tổng thể cho công trình. Hệ tường xây gạch và cửa gỗ, cửa kính làm kết cấu bao che. Với những ưu nhược điểm phân tích ở trên, em quyết định chọn phương án Kết cấu khung vách cho công trình. III - Chọn vật liệu, sơ bộ chọn kích thước tiết diện. 1.Chọn loại vật liệu: Chọn vật liệu dùng cho kết cấu khung. Bê tông thương phẩm Mác 300 có: Rn = 130 kG/cm2 . Cốt thép chịu lực chính loại AII có: Ra = 2700 kG/cm2 Cốt thép đai loại AI có: Rad = 1700 kG/cm2. 2.Sơ bộ chọn kích thước tiết diện Chọn kích thước cột: Diện tích tiết diện cột sơ bộ chọn: F = Trong đó: N : Tổng lực dọc chân cột. k : Hệ số phụ thuộc vào mômen . k = 1,2 á 1,5 Rn : Cường độ chịu nén của bê tông . Lực dọc N tính sơ bộ lấy bằng tổng tải trọng trên phần diện tích chịu tải. Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà trung cư nên lấy sơ bộ tải trọng: Tĩnh tải: Sàn dày 20cm là: 0.2x2500 = 500Kg/m2, hoạt tải và dầm khoảng 300Kg/m2, tổng cộng tải trọng lấy sơ bộ: 500 + 300 = 800 kG/m2 sàn. Công trình với lưới cột không đều do đó ta chọn diện tích cột giữa và cột biên khác nhau Tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải bỏ qua sự liên tục của dầm sàn là : Cột giữa : N = 15.7,8.(8,1 + 3)/2.800 = 519480 (kG) = 519,48 (T). Cột biên : N = 15.7,8.8,1/2.800 = 379080 (kG) = 397,080 (T). Diện tích cần thiết của cột giữa : F = (cm2) Diện tích cần thiết của cột biên : F = (cm2) Ta chọn kích thước cột giữa : 100 x100 cm có F = 10000 cm2 cột biên : 80 x 80 cm có F = 6400 cm2 Để việc thi công được thuận lợi không đổi tiết diện cột Chọn kích thước dầm: Chiều cao tiết diện dầm được chọn sơ bộ thoả mãn điều kiện h = = ị Chọn h = 700 Giả thiết chọn bề rộng dầm: b = 25 cm. Vậy chọn tiết diện dầm là : 25 x 70 cm phù hợp b = (0,3 – 0,5)h Các dầm nhịp khác chọn tương tự, mặt bằng kết cấu xem bản vẽ. (KC-01) Chọn chiều dày sàn: Chiều dày sàn kê bốn cạnh được lấy như sau : hb = Với bản kê bốn cạnh: m = 40 á 45 ; chọn m = 43 D = 0,8 á 1,4 ; chọn D = 1 ị hb = (cm). Chọn hb = 20 cm Chọn kích thước lõi cầu thang máy: Chiều dày lõi cầu thang máy lấy bằng 30 cm. Chương 2 - xác định tải trọng I. Tĩnh tải: 1-Tĩnh tải sàn. a - Cấu tạo bản sàn: Xem bản vẽ Kiến trúc b - Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 1). 2 - Tĩnh tải sàn vệ sinh: a - Cấu tạo bản sàn vệ sinh: Xem bản vẽ Kiến trúc b - Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 2). 3-Tĩnh tải mái: a -Cấu tạo bản sàn mái: Xem bản vẽ Kiến trúc b - Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 3). 4-Tĩnh tải cầu thang: a - Cấu tạo bản sàn cầu thang: Xem bản vẽ Kiến trúc b - Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán (xem bảng 4). Tĩnh tải tác dụng lên sàn (Bảng 1) TT Cấu tạo các lớp qtc (KG/m2) n qtt (KG/m2) 1 Gạch lát Cêramic dày 20mm 0,02x2200 44 1,1 48,4 2 Vữa lót d =50mm 0,05x1800 90 1,3 117 3 Bản BTCT dày 200mm 0,2x2500 500 1,1 550 4 Vữa trát trần d =15mm 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng 661 750,5 Tĩnh tải tác dụng lên sàn vệ sinh (Bảng 2) TT Cấu tạo các lớp qvs tc (KG/m2) n qvs tt (KG/m2) 1 Gạch chống trơn: 200x200 (mm) 0,02x2200 44 1,1 48,4 2 Lớp vữa lót d=50mm 0,05x1800 90 1,3 117 3 Bản bê tông d =180 mm (BTCT) 0,18x2500 450 1,1 495 4 Vữa trát trần:d=15 mm 0,015x1800 27 1,3 35,1 5 Thiết bị vệ sinh 50 1,1 55 Tổng cộng 661 750,5 Bảng tính tĩnh tải mái (Bảng 3) TT Cấu tạo các lớp qtc (KG/m2) n qtt (KG/m2) 3 Bê tông chống thấm (không có thép) 0,04x2200 88 1,1 96,8 4 Bê tông cốt thép sàn mái dày 200mm 0,2x2500 500 1,1 550 5 Vữa trát trần dày 15 mm 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng 615 681,9 bảng Tĩnh tải tác dụng lên bản thang (Bảng 4) TT Cấu tạo các lớp qtc (KG/m2) n qtt (KG/m2) 1 Đá lát granito dày 0,02 0,02x2000 40 1,1 44 2 Lớp vữa lót d =0,05 0,05x1800 90 1,3 117 3 Lớp gạch lỗ xây bậc(16,2x30cm), dtb= 8,25 cm 0,0825x1500 123,75 1,1 136,13 4 Bản BTCT, d = 10 0,1x2500 250 1,1 275 5 Vữa trát d=0,015 0,015x1800 27 1,3 35,1 Tổng cộng 530,75 607,23 Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu như cột, dầm, sàn và tải trọng do tường ,vách kính đặt trên công trình. Khi xác định tĩnh tải, ta chỉ cần xác định tải trọng do các lớp sàn và tải trọng các vách tường truyền vào các khung vì khi giải lực bằng chương trình sap 2000 , tải trọng bản thân của các phần tử cột và dầm sẽ được tự động cộng vào khi khai báo hệ số trọng lượng bản thân. Tĩnh tải do trọng lượng tường trên dầm được phân trực tiếp cho dầm. Tĩnh tải do trọng lượng tường trên sàn lấy cho ô sàn nhiều tường nhất (nguy hiểm nhất – ô sàn nằm giữa trục 3,4 và H,F) được quy đổi thành Kg/m2 sàn như sau: Gt = II - Hoạt tải. Tải trọng hoạt tải người phân bố trên sàn các tầng được lấy theo bảng mẫu của tiêu chuẩn TCVN:2737-95. Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tương ứng với các loại phòng được cho trong bảng sau . Các ô sàn phòng khách,WC, phòng ăn (150KG/m2) lấy bằng phòng có giá trị lớn nhất là phòng ngủ : 200 (kG/m2) Bảng xác định tải trọng hoạt tải phân bố. STT Loại phòng Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m2) Hệ số Tải trọng tính toán (kG/m2) 1 2 3 4 5 Phòng ngủ Hành lang, cầu thang , sảnh Hoạt tải mái Mái tôn Vệ sinh, phòng ăn, phòng khách 200 300 70 30 150 1,3 1,2 1,3 1,3 1,3 260 360 91 39 195 Tính toán giảm tải. Do hoạt tải chất lên khung không gian toàn sàn nên phải tính đến giảm tải. Hoạt tải phòng lớn nhất ( Phòng ngủ): 260 Kg/m2. Hoạt tải hành lang : 360 Kg/ m2. Trong mỗi tầng mỗi phòng có một diện tích khác nhau dẫn đến hệ số giảm tải khác nhau nên để an toàn ta lấy hệ số giảm tải theo phòng bé nhất: Bếp ăn (10 m2 > 9m2) ở các phòng: YA1 = 0,4 + = 0,9692 Hoạt tải hành lang trong tiêu chuẩn không giảm tải Vậy hoạt tải thành phần ở phòng là : 0,9692 x 260 =252 Kg/m2 Hoạt tải thành phần ở hành lang ( để tính dầm, bản): 360 Kg/m2 Hoạt tải mái đã giảm tải là: 0,9692 x 91 = 88 Kg/m2 III - Tải trọng gió. Xác định thành phần gió tĩnh: Tải trọng gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737 - 95. Công trình được xây dựng ở Hà Nội thuộc khu vực II-B, dạng địa hình B có giá trị áp lực gió W0 = 95 KG/m2 Để xác định tải trọng gió tĩnh ta coi tải trọng gió là phân bố đều trên mỗi đoạn chiều cao công trình. ở đây ta lấy mỗi đoạn có chiều cao là 1 tầng. Giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh ở độ cao z của công trình được xác định theo công thức: Wt = n.W0.k.c (1) (kG/m2) Trong đó: W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn. W0 = 95 (kG/m2) K : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao. ở đây ta lấy giá trị trung bình, nội suy C : Hệ số khí động phụ thuộc vào hình dạng công trình. Phía gió đẩy (đón gió): c = 0,8 Phía gió hút (khuất gió): c = - 0,6 n : Hệ số vượt tải, n = 1,2 ị Tải trọng gió tính toán: n x W Wiđ = 95.k.0,8.1,2 = 91,2k (KG/m2) Wih = 95.k.0,6.1,2 = 68,4k (KG/m2) Tải trọng gió tĩnh phân bố theo độ cao nhà Tầng Z (m) K Gió đẩy Wđ (KG/m2) Gió hút Wh (KG/m2) Mái 50,4 – 53,7 1,3548 123.56 92.67 15 47,1 – 50,4 1,3416 122.35 91.77 14 43,8 – 47,1 1,3226 120.62 90.47 13 40,5 – 43,8 1,3028 118.82 89.11 12 37,2 – 40,5 1,283 117.01 87.76 11 33,9 – 37,2 1,2632 115.20 86.40 10 30,6 – 33,9 1,2434 113.48 85.11 9 27,3 – 30,6 1,2236 111.59 83.69 8 24 – 27,3 1,1957 109.05 81.79 7 20,7 – 24 1,166 106.34 79.75 6 17,4 – 20,7 1,1066 100.92 75.69 5 14,1 – 17,4 1,104 100.68 75.51 4 10,8 – 14,1 1,0656 97.18 72.89 3 7,5 – 10,8 1,0128 92.37 69.28 2 4,2 – 7,5 0,94 85.73 64.30 1 0 – 4,2 0,848 77.34 58.00 Xác định thành phần gió động: Để xác định thành phần gió động trước hết ta xác định tần số dao động riêng của công trình ứng với các dạng dao động đầu tiên. Muốn vậy ta xác định trọng lượng bản thân công trình gồm trọng lượng của cột dầm sàn, tường, lớp trát, gạch lát. Trọng lượng của cột, dầm, sàn được khai báo trong SAP theo hệ số kể đến trọng lượng bản thân là 1, trọng lượng tường trên dầm được quy về phân bố đều trên m dài dầm *) Tính toán tải trọng tường trên dầm, lớp trát tường: Tường ngăn giữa các đơn nguyên, tường bao chu vi nhà dày 220 ; Tường ngăn trong các phòng, tường nhà vệ sinh trong nội bộ các đơn nguyên dày 110 được xây bằng gạch rỗng, có g =1500 KG/m3. Trọng lượng tường ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dài tường. Trọng lượng tường ngăn trên các ô bản (tường 110, 220mm) tính theo tổng tải trọng của các tường trên các ô sàn sau đó chia đều cho diện tích toàn bản sàn của công trình. Chiều cao tường được xác định : ht= H-hd,s Trong đó: ht -chiều cao tường . H-chiều cao tầng nhà. hd,s- chiều cao dầm, hoặc sàn trên tường tương ứng. Và mỗi bức tường cộng thêm chiều dầy vữa trát (2 bên) : có g =1800 KG/m3. Ngoài ra khi tính trọng lượng tường – một cách gần đúng ta phải trừ đi phần trọng lượng do cửa đi, cửa sổ chiếm chỗ (lấy gần đúng 1/3 khối lượng tổng) Bảng tính trọng lượng tường 220, lớp trát TT Loại tường trên dầm n qtc qtt (Kg/m) (Kg/m) Gạch Vữa Tầng 1, h = 4,2 m 1 Tường gạch 220 1,1 1,3 + 0,22x3,5x1500 – 1/3(0,22x3,5x1500) 770 847 Vữa trát + 0,05x3,5x1800 – 1/3(0,22x3,5x1800) 210 273 Tổng 980 1120 Tầng 2-15, h = 3,3m 2 Tường gạch 220 1,1 1,3 + 0,22x2,6x1500 – 1/3(0,22x2,6x1500) 572 629 Vữa trát + 0,05x2,6x1800 – 1/3(0,22x2,6x1800) 156 203 Tổng 728 832 3 Tường gạch 110 1,1 1,3 + 0,11x2,6x1500 – 1/3(0,22x2,6x1500) 286 315 Vữa trát + 0,05x2,6x1800 – 1/3(0,22x2,6x1800) 156 203 Tổng 442 518 Tầng mái  4 Tường gạch 220 1,1 1,3 + 0,22x2,25x1500 –1/3(0,22x2,25x1500) 495 545 Vữa trát + 0,05x2,25x1800 – 1/3(0,22x2,6x1800) 135 176 Tổng 630 721 Tải trọng bể nước mái TT Kích thước n qtc (Kg) qtt (Kg) BTCT Vữa 1 * Đáy bể 2 lớp BT: g.F.d = 2x2500x(2x7,8x3x0,2) * Thành bể xây tường 330 cao 3,3m g.F.d = 2x2200x2x(7,8+3)x3,3x0,33 * Vữa: g.F.d= 2x1800x2x(7,8+3)x3,3x0,05 * Trọng lượng nước khi đầy bể 2x7,8x3x3,3 1,1 1,3 46800 103498 12830 154 51480 113848 16679 170 Tổng cộng: 163282 182177 + Quy tải trọng bể nước mái về Kg/m2 sàn Diện tích mặt bằng sàn là: 1224 m2 ị 182177/1224 = 149 Kg/m2 * Tường 110 và vữa trát đặt ở ô sàn lấy trung bình là: ( chỉ tầng 2 – 15) 214 Kg/m2 sàn Vậy tổng khối lượng tường 110 và vữa trát quy về Kg/m2 sàn là: + Tầng 1: Không có (bé) + Tầng 2 - 15: 214 Kg/m2 + Tầng mái: 149 Kg/m2 Đặt đều tất cho các ô sàn, khối lượng tường trên dầm được phân về Kg/m dài dầm Xác định thành phần gió động theo phương X : Dựng hệ trục toạ độ OXY, trong đó: O: Gốc toạ độ là giao điểm của 2 trục 4 và D Y: Trục theo phương ngang công trình. X: Trục theo phương dọc công trình. Để xác định tần số dao động riêng của công trình ta chất hết tĩnh tải lên công trình chạy SAP, từ đó tính ra được các dạng dao động ứng với các tần số : Mode 1: f1 = 0.6530 s-1; ( T = 1,531 s, dao dộng theo phương X ) Mode 2: f2 = 0.7299 s-1; ( T = 1,37 s, dao dộng theo phương Y ) Mode 3: f3 = 0.8317 s-1; ( T = 1,2045 s, dao dộng xoắn trong XOY ) Mode 4: f4 = 2.188 s-1; ( T = 0,457 s, dao dộng theo phương X ) Với công trình bê tông cốt thép có d = 0,3 do đó tần số giới hạn fL = 1,3 (Hz). Ta có: f1, f2, f3 < fL = 1,3 < f4 = 2,188 Hz 3 mode đầu tiên 1, 2, 3 là thuộc dạng dao động đầu tiên. Dạng dao động thứ 2 có fx = f4 = 2.188 Hz > fL = 1,3 (Hz). Vậy ta chỉ cần tính toán thành phần gió động với dạng dao động đầu tiên theo 2 phương X Y ứng với f1, f2 để tìm ra thành phần gió động theo phương X, Y(Với f3 dao động xoắn có tần số lớn hơn f1, f2 không nguy hiểm nhất) Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần khối lượng thứ i ứng với dạng dao động cơ bản 1 được xác định: Wpj1 = Mj.x1.y1.xj1 (1) Trong đó: Mj : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ i (là khối lượng 1 tầng, các tầng có chiều cao bằng nhau, tiết diện cột thay đổi không đáng kể nên lấy trung bình bằng khối lượng toàn công trình chia cho số tầng) + Mj = 753579 KG + x1 : Hệ số động lực ứng với dạng dao động 1. Nó phụ thuộc vào thông số: e1 và độ giảm lôga của dao động e1 = g : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió. g = 1,2 W0 : Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió : wo = 95 kG/m2) f1 : Tần số dao động riêng thứ 1 của dạng dao động đầu tiên. Thay vào ta có: e1 = Với e1 = 0,0174 tra đồ thị ta xác định được x1 = 1,73. + y1 : Hệ số phụ thuộc vào độ biến dạng của công trình trong dạng dao động 1 được xác định bằng cách chia công trình ra nhiều phần, trong phạm vi mỗi phần tải trọng gió không đổi (theo các tầng). y1 = - WFj : Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác dụng lên phần thứ j của công trình khi chỉ kể đến xung vận tốc gió. xj1 : Dịch chuyển tương đối của trọng tâm phần công trình thứ j ứng với dạng dao động riêng thứ 1. : Hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió khi xét tương quan xung vận tốc gió theo chiều cao và bề rộng đón gió, phụ thuộc r và c. Với r = 0,4a = 0,4x30,3 = 12,12 m; c = H = 53,7 m. Tra bảng được n = 0,742. z1 : Hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao ứng với phần thứ j của công trình, tra bảng. Sj : Diện tích đón gió của phần thứ j của công trình (m2). Sj = 3,3 x 30,3 = 100 m2 ( Mặt đón gió phương X) Sj = 3,3 x 54,6 = 180,2 m2 ( Mặt đón gió phương Y) Wj : Giá trị tiêu chuẩn của gió tĩnh gồm gió hút và gió đẩy. Để tính áp lực động ta chia công trình ra các phần có khối lượng bằng nhau, ở đây là các tầng. Trên mỗi tầng giá trị thành phần gió tĩnh là không đổi Thay các giá trị vào (1) ta tính được các giá trị cho ở bảng sau: Bảng giá trị thành phần gió động theo phương X STT Z(m) Wj (kG/m2) z1 Sj (m2) n WFj (KG) Mj (KG) xj1 (m) Wp(KG) Mái 53.7 216.2 15 50.4 214.1 0.421 99.99 0.626 5642.47 753579 0.0027500 14449.34 14 47.1 211.1 0.424 99.99 0.626 5602.19 753579 0.0024650 12951.86 13 43.8 207.9 0.426 99.99 0.626 5544.36 753579 0.0021880 11496.42 12 40.5 204.8 0.429 99.99 0.626 5498.54 753579 0.0019190 10083.01 11 37.2 201.6 0.433 99.99 0.626 5464.16 753579 0.0016610 8727.40 10 33.9 198.6 0.438 99.99 0.626 5444.56 753579 0.0014150 7434.84 9 30.6 195.3 0.442 99.99 0.626 5402.88 753579 0.0011830 6215.84 8 27.3 190.8 0.447 99.99 0.626 5339.41 753579 0.0009670 5080.91 7 24.0 186.1 0.451 99.99 0.626 5253.38 753579 0.0007690 4040.56 6 20.7 176.6 0.457 99.99 0.626 5052.09 753579 0.0005910 3105.29 5 17.4 176.2 0.464 99.99 0.626 5117.42 753579 0.0004330 2275.11 4 14.1 170.1 0.474 99.99 0.626 5045.87 753579 0.0002970 1560.53 3 10.8 161.6 0.485 99.99 0.626 4907.15 753579 0.0001830 961.54 2 7.5 150.0 0.502 99.99 0.626 4714.06 753579 0.0000920 483.40 1 4.2 135.3 0.517 127.26 0.626 5574.24 857826 0.0000190 113.64 Từ đó ta xác định được hệ số y1: y1 = = = 4,03 Thay các giá trị Mj, x1, y1, xj1 vào biểu thức (1) xác định được giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió. Tương tự ta tính được thành phần gió động theo phương Y Bảng giá trị thành phần gió động theo phương y STT Z(m) Wj (kG/m2) z1 Sj (m2) n WFj (KG) Mj (KG) yj1 (m) Wp(KG) Mái 53.7 216.2 15 50.4 214.1 0.421 180.18 0.742 12051.71 753579 0.000846 26129.73 14 47.1 211.1 0.424 180.18 0.742 11965.69 753579 0.000729 22516.05 13 43.8 207.9 0.426 180.18 0.742 11842.15 753579 0.000616 19025.90 12 40.5 204.8 0.429 180.18 0.742 11744.31 753579 0.000505 15597.54 11 37.2 201.6 0.433 180.18 0.742 11670.87 753579 0.000400 12354.48 10 33.9 198.6 0.438 180.18 0.742 11629.01 753579 0.000303 9358.52 9 30.6 195.3 0.442 180.18 0.742 11539.98 753579 0.000215 6640.53 8 27.3 190.8 0.447 180.18 0.742 11404.42 753579 0.000139 4293.18 7 24.0 186.1 0.451 180.18 0.742 11220.66 753579 0.000075 2316.47 6 20.7 176.6 0.457 180.18 0.742 10790.72 753579 0.000025 772.16 5 17.4 176.2 0.464 180.18 0.742 10930.26 753579 -0.000011 -339.75 4 14.1 170.1 0.474 180.18 0.742 10777.45 753579 -0.000031 -957.47 3 10.8 161.6 0.485 180.18 0.742 10481.15 753579 -0.000036 -1111.90 2 7.5 150.0 0.502 180.18 0.742 10068.74 753579 -0.000029 -895.70 1 4.2 135.3 0.517 229.32 0.742 11905.98 857826 -8.058E-06 -283.31 III. Tính toán nội lực: Sơ đồ để tính toán nội lực là sơ đồ khung phẳng ngàm tại móng. Công trình chịu tác dụng của các loại tải trọng : tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió. Ta chia ra thành các trường hợp tải trọng sau: Trường hợp tĩnh tải. Trường hợp hoạt tải ta không chất lệch tần lệch nhịp, hoạt tải được chất lên tất cả các ô sàn khi đã được nhân với hệ số giảm tải. Bốn trường hợp tải trọng gió : + Gió X: Bao gồm Wt + Wđx và Wđy (Có gió –X) + Gió Y: Bao gồm Wt + WđY và Wđx ( Có gió –Y) Không tính gió xiên vì công trình có chiều dài lớn nên gió xiên nhỏ Trong đó: Trục X : theo phương dọc nhà. Trục Y : theo phương ngang nhà. Sử dụng các chương trình tính nội lực với sự trợ giúp của máy tính để xác định nội lực trong khung, ở đây ta sử dụng chương trình SAP 2000 Kết quả nội lực xem phần phụ lục I, II. IV. Kiểm tra sự đúng đắn của kết quả tính toán: Để kiểm tra độ chính xác của kết quả tính toán sau khi chạy máy ta dùng các phương pháp sau: Dựa vào điều kiện cân bằng lực: Tổng đại số lực dọc trục của cột và vách tại tầng trệt phải bằng toàn bộ phần tải trọng đứng. SNc + SNv = G G : Tổng tải trọng đứng. Nc,Nv : Lực dọc trục trong cột và vách. Tổng đại số lực cắt tại chân cột, chân vách theo một phương phải bằng tải trọng ngang tác dụng theo phương ấy. Dựa vào tính chất chịu lực của kết cấu đối xứng. Kết cấu đối xứng chịu tải trọng đối xứng thì mô men, lực dọc, chuyển vị phải đối xứng. Dựa vào điều kiện cân bằng lực tại các nút khung. Tại các nút khung tổng đại số của mô men, lực cắt, lực dọc phải bằng không. Dựa vào dạng biểu đồ nội lực đặc trưng ứng với các trường hợp tải trọng khác nhau. Chẳng hạn tải phân bố đều trên dầm thì biểu đồ mô men uốn có dạng đường cong bậc hai, giá trị mô men treo ở giữa nhịp là ql2/8,.. Lực cắt là đường bậc nhất Sau khi kiểm tra nội lực theo các bước trên ta thấy đều thõa mãn, do đó kết quả nội lực tính được là đúng. Vậy ta tiến hành các bước tiếp theo: Tổ hợp nội lực, tính thép cho khung, thiết kế móng. V. Tổ hợp nội lực: Sau khi kiểm tra kết quả tính toán ta tiến hành tổ hợp nội lực nhằm tìm ra nội lực nguy hiểm nhất để thiết kế cấu kiện. Nội lực được tổ hợp theo hai tổ hợp cơ bản: Tổ hợp cơ bản 1: Gồm tĩnh tải cộng với một trường hợp hoạt tải, trong đó hệ số tổ hợp lấy bằng một. Tổ hợp cơ bản 2: Gồm tĩnh tải cộng với hai trường hợp hoạt tải trở lên, trong đó hoạt tải được nhân với hệ số 0,9 Tổ hợp nội lực dầm: Cần xét các cặp nội lực sau: MMAX MMIN QMAX QTƯ QTƯ MTƯ Tổ hợp nội lực cột : Cần xét các cặp nội lực sau: MMAX MMIN NMAX NTƯ NTƯ MTƯ Đối với những cột trên cùng, do tải trọng gió lớn ta cần xét thêm cặp nội lực có độ lệch tâm lớn nhất: Các trường hợp tải trọng: Trường hợp tĩnh tải. 1 Trường hợp hoạt tả sử dụng 4 Trường hợp hoạt tải gió. Trường hợp gió theo phương X. Trường hợp gió theo phương -X. Trường hợp gió theo phương Y. Trường hợp gió theo phương -Y. Trong 4 trường hợp gió khi tổ hợp chỉ cộng 1 trường hợp. Nội lực cột và dầm được tổ hợp và lập thành bảng. Một số bảng tổ hộp nội lực cho các dầm và cột điển hình. Xem chi tiết bảng tổ hợp nội lực phần phục lục III, IV Chương 3 - thiết kế cấu kiện Chọn vật liệu: - Bê tông Mác 300 có: Rn = 130 kG/cm2 , Rk = 10 kG/cm2 - Thép chịu lực chính loại AII có: Ra = Ra = 2700 kG/cm2 Thép đai loại AI có: Rađ = 1700 kG/cm2 Được sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn, em tính toán thiết kế các loại cấu kiện sau: - Thiết kế sàn tầng 5, tính thép và bản vẽ bố trí thép. - Tính thép cầu thang bộ trục 2 – 3 - Tính thép cho khung trục 3 - Tính thép cho móng dưới khung trục 3 I. Tính thép sàn tầng 5 Mặt bằng kết cấu xem bản vẽ Mặt bằng kết cấu tầng điển hình: KC-01 Ta chỉ tính cho các ô sàn điển hình nguy hiểm nhất Tính toán cốt thép ô sàn 2: L2 = 8100 và L1 = 7800 ị < 2 ị Tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh làm việc 2 phương Mô men giữa bản M1 = m1.P và M2 = m2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Mô men trên gối MI = MI’ - k1.P và MII = MII’ - k2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Với P = (p+q+G1).L1.L2 trong đó p: Tĩnh tải tác dụng lên ô sàn; q: Hoạt tải tác dụng lên ô sàn; G1: Tĩnh tải do tường quy về Kg/m2 sàn m1, m2, k1, k2: Các hệ số tra bảng Ô sàn 2 thuộc phòng ngủ và vệ sinh hoạt tải lấy theo phòng ngủ cho an toàn: q = 200 Kg/m2 Tĩnh tải: p = 750,5 Kg/m2 ị p + q +G1 = 750,5 + 200 + 214 = 1165 Kg/m2 ị P = 1165 x 7,8 x 8,1 = 73605 Kg.m Tra bảng ta được các hệ số: m1 = 0,0231 m2 = 0,0184 k1 = 0,0560 k2 = 0,0385 Từ đó ta tính được mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là: Giữa ô bản: M1 = m1.P = 0,0231 x 73605 = 1700,27 Kg.m M2 = m2.P = 0,0184 x 73605 = 1354,33 Kg.m Trên gối: MI = MI’ = - k1.P = - 0,0250 x 73605 = - 1840,13 Kg.m MII = MII’ = - k2.P = - 0,0215 x 73605 = - 1582,5Kg.m b.Tính toán cốt thép chịu lực: Tính cốt thép chịu mômen dương (ở giữa nhịp) : + M1 = 1700,27 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 20 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F10, a = 170 có Fa = 4,62 cm2 > 4,46 cm2 + Với M1 = 1354,33 Kg.m < M2 nên không tính Tính thép chịu mô men âm trên gối: MII = MII’ = 1840,13 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 20 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F10, a = 150 có Fa = 5,23 cm2 > 4,83 cm2 Tính toán cốt thép ô sàn 4: L2 = 7800 và L1 = 7800 ị < 2 ị Tính theo sơ đồ bản kê 4 cạnh làm việc 2 phương Mô men giữa bản M1 = m1.P và M2 = m2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Mô men trên gối MI = - k1.P và MII = - k2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Với P = (p+q+G1).L1.L2 trong đó p: Tĩnh tải tác dụng lên ô sàn; q: Hoạt tải tác dụng lên ô sàn; G1: Tĩnh tải do tường quy về Kg/m2 sàn m1, m2, k1, k2: Các hệ số tra bảng Ô sàn 12 thuộc phòng khách, phòng ngủ, WC hoạt tải lấy theo phòng ngủ cho an toàn: q = 200 Kg/m2 Tĩnh tải: p = 750,5 Kg/m2 ị p + q +G1 = 750,5 + 200 + 214 = 1165 Kg/m2 ị P = 1165 x 7,8 x 7,8 = 70878 Kg.m Tra bảng ta được các hệ số: m1 = 0,0258 m2 = 0,0258 k1 = 0,0263 k2 = 0,0263 Từ đó ta tính được mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là: Giữa ô bản: M1 = m1.P = 0,0258 x 70878 = 1823,65 Kg.m M2 = m2.P = 0,0258x 70878 = 1823,65 Kg.m Trên gối: MI = - k1.P = - 0,0263 x 70878 = - 1864,09 Kg.m MII = MII’ = - k2.P = - 0,0263 x 70878 = - 1864,09 Kg.m b.Tính toán cốt thép chịu lực: Tính cốt thép chịu mômen dương (ở giữa nhịp) : + M1 = M2 = 1826,65 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 20 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F10, a = 160 có Fa = 4,91 cm2 > 4,79 cm2 Tính thép chịu mô men âm trên gối: MI = MII = - 1864,09 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 20 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F10, a = 150 có Fa = 5,23 cm2 > 4,91 cm2 Tính toán cốt thép ô sàn 6: L2 = 7800 và L1 = 3000 ị > 2 ị Tính theo sơ đồ bản kê 2 cạnh làm việc 1 phương Mô men giữa bản ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Mô men trên gối ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Với qb = (p+q) trong đó p: Tĩnh tải tác dụng lên ô sàn; q: Hoạt tải tác dụng lên ô sàn; L: Nhịp bản L = L1 = 3000 Ô sàn 18 thuộc hành lang hoạt tải: q = 300 Kg/m2 Tĩnh tải: p = 750,5 Kg/m2 ị q b = p + q = 750,5 + 300 = 1051 Kg/m2 Từ đó ta tính được mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là: Giữa ô bản: Trên gối: Ta thấy mô men ở ô sản hành lang này nhỏ hơn các ô bản phòng ngủ nên không cần phải tính thép, đặt thép giống ở các ô sàn phòng ngủ Để thuận tiện thi công tránh nhầm lẫn ta chọn thép sàn như sau: Thép chịu mô men âm thống nhất lấy: F10, a = 150 Thép chịu mô men dương thống nhất lấy: F8, a = 160 tính thép cột. * Cơ sở tính toán : Bảng tổ hợp tính toán. TCVN 356 - 2005 : Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép. Hồ sơ kiến trúc công trình. * Một số qui định đối với việc tính cột và bố trí cốt thép : - Tổng hàm lượng thép hợp lý mt = 1% - 2%. - Cốt dọc : + khi h,b > 40 cm thì d > 16 mm. + Khoảng cách giữa 2 cốt thép t > 30 mm. - Cốt đai : + d > 0.25d1 (d1 : đường kính lớn nhất của cốt dọc). + Khoảng cách giữa các cốt đai 15d2 (d2: đường kính bé nhất của cốt dọc) * Số liệu vật liệu : - Bê tông cột mác 300# có : Rn = 130 kG/cm2; Rk = 10 kG/cm2 ; - Cốt thép dọc CI có : Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2; - Cốt thép đai CI có Ra = 1700 kG/cm2; - Các giá trị khác : Eb = 3.1 ´ 105 kG/cm2; Ea = 2.1 ´ 106 kG/cm2; ao = 0.58. Ao = 0,412 - Chiều dày lớp bảo vệ a = 5 cm. Do công trình là cao tầng , tải trọng ngang luôn thay đổi chiều , nhất là thành phần gió động và tảỉ trọng động đất nên khi tính bố trí thép phải bố trí thép đều theo chu vi. Các phần tử cột, dầm được đánh số trong chương trình SAP 2000 như sau: Từ bảng tổ hợp nội lực, với mỗi cột ta lấy ra 10 cặp nội lực để tính toán cốt thép bằng bảng tính excel, đây là chương trình tự động. Mỗi cột được lấy 2 tiết diện ở 2 đầu cột, mỗi tiết diện có 5 cặp nội lực nguy hiểm nhất (có dấu, sau khi tính thép mới bỏ dấu) ứng với: + Mxmax, Mytư, Ntư (cặp 1) + Mymax, Mxtư, Ntư (cặp 2) + Nmax , Mxtư, Mytư (cặp 3 + Mxmin, Mytư, Ntư (cặp 4) + Mymin , Mxtư, Ntư (cặp 5) Sau khi tính toán với 5 cặp nội lực cho 1 tiết diện ta lấy giá trị thép lớn nhất để chọn thép cho tiết diện đó Mỗi cột được tính cho 2 tiết diện ở 2 đầu cột, lấy giá trị lớn hơn trong 2 giá trị ở 2 tiết diện để chọn thép chung cho toàn cột. *) Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên tiết diện chữ nhật: (Theo tiêu chuẩn TCVN 356 – 2005) + Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy. Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng: Cốt thép được đặt theo chu vi phân bố đều Tiết diện chịu nén N, mômen uốn theo 2 phương Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax = max(h/25; 0,02 với h > 0,25m) eay = max(b/25; 0,02 với b > 0,25m) + Xét uốn dọc theo 2 phương, tính các hệ số hx và hy: + Chiều dài tính toán: l0x = l0y được xác định dựa vào sơ đồ tính cột: 2 đầu ngàm, đầu ngàm đầu khớp... tra bảng phụ lục + Tính độ mảnh theo 2 phương: lx và ly lx = . Với : bán kính quán tính theo phương X ly = . Với : bán kính quán tính theo phương Y l = max(lx, ly). Nếu lx , ly < 28 lấy hx , hy = 1 Nếu lx , ly > 28 cần tính hx và hy Tính hx và hy: Tính mômen quán tính Ix , Iy và (chú ý đơn vị), + Tính : Mx1 = hx.Mx và My1 = hy.My và Nếu > tính theo phương X, ký hiệu: h = Cx và b = Cy M1 = Mx1 , M2 = My1 ea = eax + 0,2eay Nếu < tính theo phương Y, ký hiệu: h = Cy và b = Cx M1 = My1 , M2 = Mx1 ea = eay + 0,2eax + Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a, tính ho = h – a và Z = h – 2a chuẩn bị các số liệu Rb , Rs , Rsc , xR (chú ý đơn vị) + Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: Hệ số chuyển đổi mo: khi X1 Ê ho thì mo = 1 – 0,6X1/ho X1 ≥ ho thì mo = 0,4 + Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng) M = M1 + mo.M2. + Độ lệch tâm , sau đó tính eo: Với kết cấu tĩnh định: eo = e1 + ea Với kết cấu siêu tĩnh: eo = max(e1 , ea) Dựa vào độ lệch tâm eo và giá trị X1 để phân biệt các trường hợp tính toán: Trường hợp 1: Khi ≤ 0,3: Nén lệch tâm rất bé, tính gần đúng như nén đúng tâm. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm ge: Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét đúng tâm: Với j = 1 khi l Ê 14, khi 14< l < 104 lấy j theo công thức: j = 1,028 – 0,0000288l2 – 0,0016l Diện tích toàn bộ cốt thép dọc Ast : Trường hợp 2: Khi > 0,3 đồng thời X1 > xR ho. Tính theo trường hợp lệch tâm bé. Xác định chiều cao vùng nén x theo các công thức: Diện tích toàn bộ cốt thép: . Với K = 0,4 hệ số c) Trường hợp 3: Khi > 0,3 đồng thời X1 ≤ xR ho. Lệch tâm lớn với k = 0,4 Tính thép cột có label 132: Tiết diện I – I Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn được 5 cặp nội lực nguy hiểm nhất: Label Tiếtdiện Cặp nội lực NLmaxmin Cặp nội lực Mx(t.m) My(t.m) N(t) 132 I - I 1 Mxmax 15.98 2.37 878.25 2 Mymax 7.95 7.04 801.67 3 Nmax 4.90 12.75 1132.77 4 |Mxmin| 4.30 4.11 955.56 5 |Mymin| 3.73 13.52 1032.15 II - II 1 Mxmax 8.85 11.25 1028.55 2 Mymax 11.26 11.28 1129.17 3 Nmax 11.26 11.28 1129.17 4 |Mxmin| 17.55 2.96 921.74 5 |Mymin| 15.85 2.00 798.07 Quá trình tính toán được thực hiện trên bảng tính excel, xem chi tiết ở phụ lục VI. Dưới đây chỉ tính cho một cặp nội lực theo tiêu chuẩn 356 – 2005: Tính cặp nội lực thứ 3 của tiết diện I – I: Nmax = 1132,77 T, Mxtư = 4,9 T.m, Mytư = 12,75 T.m Ta có: Cường độ bê tông mác 300 (tra bảng phụ lục IIA trang 176 sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép”, tác giả GS. Nguyễn Đình Cống, nhà xuất bản Xây Dựng 2006) được Rs = 13 Mpa. Cường độ của thép nhóm AII: Rs = Rsc = 280 Mpa. Từ cường độ tính toán của bê tông và cốt thép, tra bảng được xR = 0,61. Kích thước tiết diện Cx = 0.8 m; Cy = 0.8 m. Chiều cao tầng H = 3 m. Chuẩn bị số liệu: l0x = l0y = 0,85.H = 2,55 m. lx = . Với ly = . Với l = max(lx, ly) = 9,09. Vì l = 9,09 < 28 lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc h = 1. Vậy Mx1 = hMx = 4,9 Tm; My1 = hMy = 12,75 Tm Ta lại có: . Tính theo phương Y. Vậy h = Cy = 0,8 m, b = Cx = 0,8 m. Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt chủ đến mép tiết diện là a = 0,05 m h0 = h – a = 0.8 - 0,05 = 0,75 m; Z = h – 2a = 0,8 – 2.0,05 = 0,7 m. M1 = Mx1 = 4,9 Tm; M2 = My1 = 12,75 Tm. Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax = max(h/25 = 0,032; 0,02 với h > 0,25m) = 0,032m. eay = max(b/25 = 0,032; 0,02 với b > 0,25m) = 0,032m. Độ lệch tâm: ea = eax + 0,2eay = 0,032 + 0,2.0,032 = 0,0384 m x1 = > h0 = 0,75m. m0 = 0,4 Mô men tính đổi về lệch tâm phẳng là: M = M1 + m0M2 = 4,9 + 0,4.12,75. = 10 Tm. e1 = . Với kết cấu siêu tĩnh ta có e0 = max(ea, e1) = 0,0384 m. e = < 0,3. Xảy ra trường hợp nén lệch tâm rất bé, nên ta tính toán như nén đúng tâm. Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm: ge = Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: . Với j = 1 do l = 9,09 < 14. Diện tích cốt thép là: Ast = + Tương tự với 4 cặp nội lực còn lại lần lượt được: Cặp 1: Fa = 47,48 cm2 Cặp 2: Fa = 15,11 cm2 Cặp 4: Fa = 80,16 cm2 Cặp 5: Fa = 112,53 cm2 Vậy diện tích thép lớn nhất cho tiết diện I – I là: Fa = 155,3 cm2 1.2) Tương tự tính toán cho tiết diện II – II: Ta được kết quả sau: Cặp 1: Fa = 111,01 cm2 Cặp 2: Fa = 153,54 cm2 Cặp 3: Fa = 153,54 cm2 Cặp 4: Fa = 65,86 cm2 Cặp 4: Fa = 13,59 cm2 Vậy diện tích thép lớn nhất cho tiết diện II – II là: Fa = 153,54 cm2 So sánh diện tích thép lớn nhất của 2 tiết diện I – I và II – II ta được diện tích thép lớn nhất cho toàn cột label 132 là: Fa = 155,3 cm2 *) Kết quả tính toán cho tất cả các cột được thể hiện trong bảng excel phụ lục VI Tổng hợp kết quả tính toán diện tích cốt thép của cột được tóm tắt trên sơ đồ khung như sau: Chọn cốt thép dọc chịu lực, chọn cốt đai: 2.1) Chọn thép dọc chịu lực: + Tiết diện 2 cột biên là: 80 x 80cm, 2 cột giữa là: 100 x 100cm + 6 tầng dưới cùng (từ tầng hầm đến tầng 5) chọn 24 f30 có Fa = 169,65cm2 Hàm lượng cốt thép: + Cho cột biên: m = + Cho cột giữa: m = + Các tầng trên còn lại (từ tầng 6 đến 15) chọn 24 f25 có Fa = 117,81 cm2 > 116,12 cm2 là diện tích thép lớn nhất (ở cột label 6175) từ tầng 6 đến 15, xem hình vẽ diện tích cốt thép cột ở trên. Hàm lượng cốt thép: + Cho cột biên: m = + Cho cột giữa: m = 2.2) Chọn cốt đai: Cốt đai đặt theo cấu tạo (theo TCXD 198): + Đường kính thép đai lớn hơn 1/4 đường kính cốt dọc = 7,5 mm và phải 8 mm. Vậy ta chọn thép đai ặ8. + l1 = max(chiều cao tiết diện cột = 1m, 1/6 chiều cao thông thuỷ = 43 cm, 45cm) = 1 m. Trong đoạn cột l1 tính từ mép trên của dầm lên, và tính từ mép dưới của dầm xuống phải bố chí cốt đai ặ8a100. + Với đoạn giữa cột ta đặt ặ8a200. bố trí như sau : -về khoảng cách : Với vùng cần đặt đai dày chọn u = 100 (mm) Và vùng còn lại chọn u = 200 (mm) thoả mãn khoảng cách giữa các cốt đai không vượt quá 15 lần đường kính bé nhất. - Ngoài ra để giữ ổn định ta bố trí cốt dọc cấu tạo nằm ở góc đai - Chi tiết thép cột xem bản vẽ KC - 04 III. Tính thép dầm. * Cơ sở tính toán : Bảng tổ hợp tính toán. TCVN 5574 - 1994 : Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép. Hồ sơ kiến trúc công trình. * Số liệu vật liệu : Bê tông dầm mác 300 có : Rn = 130 kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2; Cốt thép dọc AII có : Ra = Ra’ = 2700 kG/cm2; Cốt thép đai AI có Rađ = 1700 kG/cm2; Các giá trị khác : Eb = 2.9 ´ 105 kG/cm2; Ea = 2.1 ´ 106 kG/cm2; Ao = 0.412. * Label khung trục 3: * Công thức tính toán : a) Với tiết diện chịu mô men dương : Cánh nằm trong vùng kéo, tính : bc = b + 2C1 (1) Với C1 lấy giá trị nhỏ nhất trong 3 giá trị sau: + Một nửa khoảng cách giữa 2 mép trong dầm: (B – b)/2 = (780 – 25)/2 = 378cm. + Một phần sáu nhịp tính toán dầm: ltt/6 Với dầm nhịp L = 810cm ị ltt/6 = 810/6 = 135cm Với dầm nhịp L = 300cm ị ltt/6 = 300/6 = 50cm hc = hb = 20cm; 0,1h = 0,1.70 = 7cm ta thấy hc > 0,1h nên lấy + 9hc = 9.20 = 180cm. (hc : chiều cao cánh, bằng chiều dày bản); Như vậy bc = 135cm với dầm nhịp L = 810cm Hoặc bc = 50cm với dầm nhịp L = 300cm Xác định vị trí trục trung hoà : Mc = Rn bc hc (ho – 0.5hc) (2) + M Ê Mc : trục trung hoà đi qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật bc x h, tính (3) (thay b bằng bc), tính g = (4), tính (5) + M ³ Mc : trục trung hoà qua sườn, tính theo tiết diện chữ T. tính A : (6) Khi A Ê Ao, tra bảng được a, tính : (7) - Khi A > Ao, tiết diện quá bé, tính theo tiết diện chữ T đặt cốt kép. b) Với tiết diện chịu mô men âm : Cánh nằm trong vùng nén nên tính theo tiết diện chữ nhật b x h: Tính A theo (3) : + Khi A Ê Ao, tính g theo (4), tính Fa theo (5). + Khi A ³ 0.5 : tăng kích thước tiết diện. + Khi Ao < A < 0.5, đặt cốt kép, chọn trước Fa’, tính lại (8) * A Ê Ao, tính a = (9), chiều cao vùng nén x = aho (10) + Khi x ³ 2a’, tính (11). + Khi x < 2a’, tính (12) * A > Ao , tăng Fa’ hoặc tính cả Fa’ và Fa. * Chọn và bố trí cốt thép : Tổng hàm lượng thép hợp lý mt = 0.8% - 1.5%, mmin = 0.1%. Đường kính cốt dọc : d < b/10, mỗi dầm không dùng quá 3 loại đường kính, trong một tiết diện ờd < 6mm + Với dầm chính : d < 32 mm dầm phụ : d = 12 - 20 mm + Khoảng cách giữa 2 cốt thép to > d, v0 với v0 = 25 mm ở hai lớp dưới cùng; 50 mm từ lớp thứ ba bên dưới; 30 mm ở các lớp trên; khi đặt hai lớp thép sát vào nhau thì khoảng cách v > 1.5d, 1.5 v0. + Khi h > 70 cm thì đặt cốt cấu tạo d = 12 - 14 mm. + Chiều dày lớp bảo vệ : a > d, a0 với a0 = 10 mm trong bản có h < 10 cm 15 mm trong bản có h > 10 cm và trong dầm có h < 25 cm 20 mm trong dầm có h > 25 cm 1. Tính dầm có label số 36 : Tiết diện b ´ h = 25 ´ 70 cm; Lớp bảo vệ a = 5cm ; Chiều cao làm việc ho = 67cm. 1.1. Mặt cắt I-I Mỗi một mặt cắt từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được 3 cặp nội lực (M, Q) ứng với: Mmax, |Mmin|, |Q|max rồi dùng bảng tính excel tính toán thép cho 3 cặp nội lực đó, kết quả chọn ra diện tích thép lớn nhất để chọn thép cho tiết diện đó. M1 = -14,286 T.m, Q1 = - 13,657 T M2 = - 22,806 T.m, Q2 = - 15,66 T M3 = - 22,806 T.m, Q3 = - 15,66 T + Với cặp M1, Q1: M1 < 0, cánh nằm trong vùng kéo tính với tiết diện chữ nhật b x h = 25 x 70 (cm) g = = Tương tự với M2 : Fa = 14,3cm2 M3 : Fa = 14,3cm2 Vậy lấy Fa = 14,3cm2 để chọn thộp, việc chọn thép sẽ được tổ hợp sau khi tính toán bộ thép của các dầm dựa vào các bảng excel, xem bảng phụ lục V 1.2. Mặt cắt II-II Từ bảng tổ hợp nội lực ta cũng chọn ra được 3 cặp nội lực: (M, Q) ứng với: Mmax, |Mmin|, |Q|max rồi dùng bảng tính excel tính toán thép cho 3 cặp nội lực đó, kết quả chọn ra diện tích thép lớn nhất để chọn thép cho tiết diện đó: M1 = 12,237 T.m, Q1 = 0,453 T M2 = 11,748 T.m, Q2 = - 1,404 T M3 = 11,748 T.m, Q3 = - 1,404 T Cỏc M > 0. Cánh nằm trong vùng kéo, nên một phần cánh (bản) tham gia chịu lực với dầm, tính với tiết diện chữ T. Lớp bảo vệ a = 3cm. ho = 70 – 3 = 67cm Theo tính toán ở trên bề rộng cánh C1 đưa vào tính toán là: bc = 135cm với dầm nhịp L = 810cm Hoặc bc = 50cm với dầm nhịp L = 300cm Vậy C1 = 135 cm ; bc = b + 2C1 = 25 + 2´ 135 = 295 cm Tính Mc theo (2): Mc = Rnbchc(ho - 0.5hc) = 130 ´ 295 ´ 20 ´ (67 - 0.5 ´ 20) = 43719000 kG.cm = 437,19 T.m Ta có M < Mc ị trục trung hoà đi qua cánh, tính thép với tiết diện chữ nhật: b ´ h = bc´ h = 295 ´ 70 cm Tính A theo (3) : => chỉ đặt cốt đơn. Tính g theo (4) : Tính Fa theo (5) : cm2 Tương tự với 2 cặp còn lại ta được: Tương tự với M2 : Fa = 6,51cm2 M3 : Fa = 6,51cm2 Vậy chọn Fa = 6,79 cm2 để chọn thép, việc chọn thép sẽ được tổ hợp sau khi tính toán bộ thép của các dầm dựa vào các bảng excel, xem bảng phụ lục V 1.3. Mặt cắt III-III : Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được 3 cặp nội lực (M, Q) ứng với: Mmax, |Mmin|, |Q|max rồi dùng bảng tính excel tính toán thép cho 3 cặp nội lực đó, kết quả chọn ra diện tích thép lớn nhất để chọn thép cho tiết diện đó.(bảng excel phụ lục V) M1 = -11,435 T.m, Q1 = 12,852 T M2 = - 19,135 T.m, Q2 = 14,855 T M3 = - 19,135 T.m, Q3 = 14,855 T + Với cặp M1, Q1: M1 < 0, cánh nằm trong vùng kéo tính với tiết diện chữ nhật b x h = 25 x 70 (cm) g = = Tương tự với M2 : Fa = 11,79cm2 M3 : Fa = 11,79cm2 Vậy lấy Fa = 11,79cm2 để chọn thộp. Kết quả tính thép của các dầm được tóm tắt vào sơ đồ khung sau: Từ kết quả tính thép cho các dầm ở sơ đồ trên, ta chọn thép chịu mômen dương là: + 2 f25 có Fa = 9,82 cm2, m = 9,82.100/(25.67) = 0,58% cho các dầm từ tầng 1 đến tầng 14. + 2 f20 có Fa = 6,28 cm2, m = 6,28.100/(25.67) = 0,37% cho dầm tầng 15 + Chiều cao tiết diện dầm là h = 70cm, nên chọn 2 f14 làm thép cấu tạo ở giữa chiều cao tiết diện dầm. *) Thép chịu mômen âm có diện tích lớn nhất ở ngoài biên trục H là: Fa = 24,6cm2 Chọn 5 f28 có Fa = 30,79 cm2, hàm lượng thép m = 30,79.100/(25.65) = 1,89% bố trí cho tất cả các tiết diện trên gối và đối xứng trong khung phẳng trục 3 + Tiết diện giữa nhịp được giảm bớt thép, cắt đi 3 f28, chi tiết xem bản vẽ KC-04 2. Tính toán cốt đai cho dầm Để đơn giản trong thi công, ta tính toán cốt đai cho dầm có lực cắt lớn nhất và bố trí tương tự cho các dầm còn lại. Lực cắt lớn nhất trong các dầm: Qmax = 20,249 (T ) Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax Ê k0.Rn.b.h0 Trong đó: k0 : Hệ số, với bê tông Mác 300 thì k0 = 0,35 Do đó: k0.Rn.b.h0= 0,35.130.25.65 = 79937 kG = 79,937 T Qmax = 20,249 T < 79,937 T ị Thoã mãn điều kiện. Kiểm tra điều kiện: Qmax Ê 0,6.Rk.b.h0 Ta có: 0,6.Rk.b.h0 = 0,6.10.25.65 = 9750 KG = 9,75 T Qmax = 20,249 T > 9,75 T Như vậy bê tông không đủ khả năng chịu cắt dưới tác dụng của ứng suất nghiêng.Ta cần phải tính toán cốt đai. Chọn cốt đai là thép f8 loại AI, có diện tích tiết diện là fđ = 0,503 cm2, Rađ = 1700 kG/cm2. Số nhánh cốt đai n = 2. Khoảng cách tính toán của cốt đai: Lực cốt đai phải chịu: + kg/cm + (cm) + khoảng cách cực đại giữa hai cốt đai: umax = (cm). + Uct chọn như sau: Với h ≤ 45 cm thì Uct ≤ h/2 và 15cm Với h ≥ 50 cm thì Uct ≤ h/3 và 30cm Như vậy với h = 70 cm (h/3 = 23,3cm) ta chọn: Uct = 20 cm Vậy ta bố trí cốt đai như sau: -Tại những vị trí đầu dầm nơi có lực cắt lớn ta chọn đai f8, a= 100mm. -Tại các vị trí khác ta chọn đai f8, a= 200mm. III. Tính thép cầu thang trục 2 - 3 1. Số liệu tính toán : Bê tông cầu thang mác 300 có Rn = 130 kG/cm2 Rk = 10 kG/cm2; Eb = 2,9 . 105 kG/cm2 Cốt thép nhóm : AI có : Ra = Ra’ = 2100 ( kG/cm2 ) AII có : Ra = Ra’ = 2700 ( kG/cm2 ) + Bậc thang có kích thước là : 165 x 300 ( mm ) – Thoả mãn yêu cầu kiến trúc 2h + b = 2x165 + 300 = 630. Cầu thang gồm hai vế V1 và V2 mỗi vế 9 bậc và chiếu nghỉ + Vế thang V1, V2 và chiếu nghỉ đều được tựa vào tường 220 mm + Dầm thang có nhiệm vụ làm tăng độ cứng cho hệ kết cấu .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 với dầm D11 và dầm chiếu nghỉ. + Chiếu nghỉ và dầm chiếu nghỉ 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 ( kG/ m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán ( kG/m2) 1 2 3 4 5 -Lớp Granito (g = 2000 kG/m3 ) -Bậc xây gạch 165 x 300 có: (g = 1800) -Vữa lót (g = 1800) -Bản thang BTCT(g = 2500) -Vữa trát (g = 1800) 20 -- 15 120 10 40 130 27 300 18 1,1 1,2 1,3 1,1 1,3 44 156 35,1 330 23,4 S 588,5 Vậy giá trị tĩnh tải là : gtt = 588,5 (kG/m2) + Phần tĩnh tải tác dụng vuông góc với bản thang là : (kG/m2) (1650 là chiều cao của 10 bậc thang, xem hình vẽ) + ở chiếu nghỉ không có bậc gạch xây nên tĩnh tải tính toán tìm được là : gttcn = 432,5 (kG/m2) b. Hoạt tải : Với cầu thang : ptc = 300 (kG/m2) Hoạt tải tính toán : ptt = n . ptc = 1,2 . 300 = 360 (kG/m2) Vậy thành phần hoạt tải tác dụng theo phương vuông góc với bản thang là : (kG/m2) ị Tải trọng toàn phần tác dụng vuông góc lên bản thang V1 và V2 như sau : gb = 503 + 307 = 810 (kG/m2) ị Tải trọng toàn phần tác dụng vuông góc lên bản chiếu nghỉ CN là : gcn = 432,5 + 360 = 792,5 (kG/m2) 3. Tính toán bản chiếu nghỉ : Kích thước L2 = 3710, L1 = 2000 Hai cạnh có tỷ lệ 3710/2000 = 1,855< 2, tính toán bản làm việc theo 2 phương: Bản kê 4 cạnh Chọn chiều dày: hb = D*l/m = 1.4 ´ 200 / 40 = 7. Vậy chọn hb = 10 cm. Xác định nội lực: Mô men giữa bản M1 = m1.P và M2 = m2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Mô men trên gối MI = - k1.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Với P = gcn. L1.L2 trong đó p: Tĩnh tải tác dụng lên chiếu nghỉ q: Hoạt tải tác dụng lên chiếu nghỉ m1, m2, k1, k2: Các hệ số tra bảng ị P = 792,5 x 3,71 x 2 = 5880 Kg.m Tra bảng ta được các hệ số: m1 = 0,0321 m2 = 0,0069 k1 = 0,0669 Từ đó ta tính được mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là: Giữa ô bản: M1 = m1.P = 0,0321 x 5880 = 188,75 Kg.m M2 = m2.P = 0,0069x 5880 = 40,572 Kg.m Trên gối: MI = - k1.P = - 0,0669 x 5880 = - 393,37 Kg.m b.Tính toán cốt thép chịu lực: Tính cốt thép chịu mômen dương (ở giữa nhịp) : + M1 = 188,75 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 100 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F8, a = 200 có Fa = 2,5 cm2 > 1,07 cm2 + Với M2 = 40,572 Kg.m << M1 nên không tính đặt theo cấu tạo F8, a = 300 + Thép chịu mô men dương: Tính thép chịu mô men âm trên gối: MI = 393,37 Kg.m Dùng thép loại AI có Sàn dày 10 cm; giả thiết: a =1,5cm Tra bảng diện tích cốt thép của bản ta chọn F8, a = 200 có Fa = 2,5 cm2 > 2,23 cm2 Thép dọc theo chiều dài chiếu nghỉ lấy theo cấu tạo F8, a = 300 Thép chịu mô men âm: 4. Tính toán bản thang: Kích thước bản thang L2 = 3388, L1 = 1805 mm L2 / L1 = 3388 / 1805 = 1,87 < 2, tính toán bản làm việc theo 2 phương: Bản kê 4 cạnh Chiều dày bản : hb = D*l/m = 1,4´180,5 / 40 = 6,3 chọn hb=10 cm (thiên về an toàn) Góc nghiêng của bản thang so với phương ngang là a với tga = 1,65/2,7 = 0,557 ị a = 290 ị cosa = 0,873 Xác định nội lực: Mô men giữa bản M1 = m1.P và M2 = m2.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Mô men trên gối MI = - k1.P ( Cắt bản bề rộng 1m để tính) Với P = gb. L1.L2 = 810 x 3,388 x 1,8 = 4940 Kg.m Tra bảng ta được các hệ số: m1 = 0,0393 m2 = 0,0165 k1 = 0,0461 Từ đó ta tính được mô men lớn nhất tại giữa ô bản và gối là: Giữa ô bản: M1 = m1.P = 0,0393 x 4940 = 194,14 Kg.m M2 = m2.P = 0,0165 x 4940 = 81,51 Kg.m Trên gối: MI = - k1.P = - 0,0461 x 4940 = - 277,73 Kg.m b.Tính toán cốt thép chịu lực: Ta thấy chiều dày bản thang bằng chiều dày chiếu nghỉ mà mô men nhỏ hơn ở chiếu nghỉ nên không cần tính, ta lấy thép ở bản thang như ở chiếu nghỉ Thép dưới: Thép trên: Thép chịu mô men âm đặt kéo dài hết chiều dài bản (đặt thép 2 lớp) 5. Tính toán dầm chiếu nghỉ: Sơ đồ tính có dạng Kích thước dầm h = l = 3710 = 371mm = 37 cm , Chọn h = 40 cm và b = 22 cm Tải trọng tác dụng: + trọng lượng bản thân : 1,1. 2500.0,4.0,22 = 242KG/m +Từ chiếu nghỉ truyền vào: .792,5 = 792,5 KG/m (lấy gần đúng theo diện chịu tải chữ nhật thiên về an toàn) + Từ bản thang truyền vào: .810. cosa = 1047 KG/m (cosa = 0,873) +Vậy tải phân bố đều tác dụng lên dầm chiếu nghỉ là q = 242 + 792,5 + 1047 = 2081,5 KG/m Mô men lớn nhất ở giữa nhịp: Mmax = ql2/8 = 2081,5. 3,712/8 = 3581 KG.m Giả thiết a = 3cm ị ho = 40 - 3 = 37cm A= = = 0,108 < 0,3 = Ad ị g = 0,5(1+) = 0,5(1+) = 0,942 ị Fa = = = 4,89 cm2 ị m = = 0,0013 = 0,13% > mmin = 0,1% Chọn 3f16 có Fa= 6,03 cm2 ị m = = 0,74% + Thép giá ở trên lấy theo cấu tạo: 2 f14 Tính toán cốt đai: + Lực cắt lớn nhất: QMax = ql/2 =2081,5 x 3,71/2 = 3861 Kg + Kiểm tra điều kiện hạn chế: QÊ ko . Rn. b.ho QMax = 3861 Ê ko . Rn. b.ho = 0,35.110.22.37= 31339 KG Thảo mãn điều kiện tránh phá hoại bê tông trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính + Điều kiện tính toán: QÊ k1 . Rk. b.ho QMax = 3861 Ê k1 . Rk. b.ho = 0,6.10.22.37= 4884 KG Thảo mãn điều kiện trên bê tông đã đủ khả năng chịu lực, vết nứt nghiêng không hình thành, không phải tính toán cốt đai , mà chỉ đặt theo cấu tạo Chọn cốt đai f8, 2 nhánh với fa = 0,503 cm2, thép AI có Rađ = 1600KG/cm2 Khoảng cách cốt đai cấu tạo : Uct = min (h/2,15) = 15 cm Vậy chọn cốt đai f8 a150 Tính thép móng Khi tính toán nền móng theo TTGH II, cần khống chế độ lún giới hạn và độ lún lệch giới hạn của công trình Stđ Ê Sgh DS Ê DSgh Trong đó: Stđ : độ lún tuyệt đối, lớn nhất của một móng(cm). DS : độ lún lệch tương đối giữa hai móng. Do đặc điểm công trình là kết cấu nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép do đó theo TCXD 45_78: độ lún giới hạn tuyệt đối cho phép Sgh = 8(cm), độ lún lệch cho phép là DS = (Smax-Smin)/L= 0,002. Sơ đồ bố trí mặt bằng móng Mặt bằng hố khoan và mặt cắt địa chất điển hình như sau: 1. Kết quả khảo sát bằng máy khoan : Lớp đất 1: Lớp đất 1 là lớp đất trồng, đất lấp chưa liền thổ có chiều dày là 2,2 m. Lớp đất 2: Lớp đất 2 là lớp đất bùn, xác thực vật dày 6 m từ cao trình -2.0 á -8.0 Is = 0,9 Lớp đất 3: Lớp đất 3 là lớp sét pha, dẻo cứng màu nâu gụ có chiều dày trung bình 14 m phân bố trên toàn mặt bằng. Các chỉ tiêu cơ lý như sau : W (%) gW (g/cm3) gk (g/cm3) D e n (%) G (%) 31 1,8 1,33 2,68 1,015 50,1 91,3 Wnh Wd Id Is a1-2 C j 37,4 29,7 7,7 0,63 0,032 0,099 16019 Mô đun đàn hồi được xác định theo công thức : E0 = = 64(kG/cm2) Lớp đất 4: Lớp đất 4 là lớp cát bụi màu xám tro, chặt vừa, có chiều dày trung bình 9 m phân bố trên toàn mặt bằng. Các chỉ tiêu cơ lý như sau : gw =1,84 (g/cm2) ; E0 = 110 (kG/cm2); j = 300 Thành phần hạt D Góc nghỉ Hệ số đều hạt 0,25á0,5 0,1á0.25 0.05á0,1 0,01á0,05 Khô ướt 5% 60% 23% 12% 2,67 3801 23051 2,4 Lớp đất 5: Lớp đất 5 là lớp sét pha màu ghi đen, dẻo mềm, có chiều dày trung bình 5 m phân bố trên toàn mặt bằng. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: W (%) gW (g/cm3) gk (g/cm3) D e n (%) G (%) 29,2 1,74 1,25 2,63 1,081 51,8 92,8 Wnh Wd Id Is a1-2 C j 33,4 27,4 6,4 0,61 0,03 0,146 17012 Mô đun đàn hồi được xác định theo công thức: E0 = = 36 (kG/cm2) Lớp đất 6: Lớp đất 6 là lớp cuội sỏi chặt, sâu đến 90 m vẫn chưa kết thúc. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g =2,1 (g/cm2); E0 = 400 (kG/cm2); j = 350 Thành phần hạt D Hệ số đều hạt 0,5á2 0,25á0,5 0,1á0,25 0,05á0,1 25% 18% 7% 3% 2,69 5 2.Kết quả xuyên tĩnh: Lớp đất Chiều dày (m) qc (T/m2) a k qp=k.qc qs=qc/a 1. Đất trồng trọt 2,2 2. Bùn 6 8 30 0,4 3,2 0,267 3. Sét pha 14 461 40 0,35 161,4 11,525 4. Cát bụi 9 642 100 0,4 256,8 6,42 5. Sét dẻo mềm 5 384 40 0,35 134,4 9,6 6. Cuội sỏi Chưa xđ 1500 60 0,2 300 25 Các hệ số k và a tra bảng C1 - Tiêu Chuẩn Xây Dựng 205 -1998 cho cọc khoan nhồi. 3. Chọn giải pháp móng: Việc lựa chọn phương án móng xuất phát từ điều kiện địa chất thuỷ văn và tải trọng cụ thể tại chân cột cuả công trình, yêu cầu về độ lún của công trình. Ngoài ra, còn phụ thuộc vào địa điểm xây dựng. Với đặc điểm là công trình xây chen do đó yêu cầu về không gian gây chấn động trong quá trình thi công là yêu cầu bắt buộc. Tải trọng lớn nhất tại chân cột là: N = 1534 tấn. Từ những phân tích trên ta không thể sử dụng móng nông hay móng cọc đóng. Do vậy các giải pháp móng có thể sử dụng được là: Phương án móng cọc ép. Phương án cọc khoan nhồi. Phương án móng cọc ép: Ưu điểm : Không gây chấn động mạnh do đó thích hợp với công trình xây chen . Dễ thi công, nhất là với đất sét và á sét mềm . Giá thành rẻ. Nhược điểm: Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn. Khó thi công khi phải xuyên qua lớp sét cứng hoặc cát chặt. Phương án móng cọc khoan nhồi: Ưu điểm: Có thể khoan đến độ sâu lớn, cắm sâu vào lớp cuội sỏi. Kích thước cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn, chịu tải trọng động tốt. Không gây chấn động trong quá trình thi công. Nhược điểm: Thi công phức tạp, cần phải có thiết bị chuyên dùng. Khó quản lý chất lượng cọc. Giá thành tương đối cao. Mặt bằng thi công bẩn Nhận xét : Từ những phân tích trên ta thấy rằng sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi là phù hợp hơn cả về mặt yêu cầu sức chịu tải cũng như khả năng thi công thực tế cho công trình. 4. Chọn chiều dài và tiết diện cọc: Từ đặc điểm địa chất thuỷ văn và kích thước của cột ta chọn kích thước móng cọc như sau: + Chiều dài cọc là: 34,5m; trong đó chiều dài cọc ngàm vào lớp cuội sỏi là: 1,8 m. (36,2 - 3 + 1,8 – 1,5 + 0,2 + 0,75 = 34,5m) Cao trình đầu cọc: -3.5m, cao trình mũi cọc: -38m - Đường kính cọc tròn chọn phụ thuộc vào khả năng chịu lực sau đó ta tính. - Chọn đường kính cọc: D = 1,0m. 5. Xác định sức chịu tải của cọc: Để thoã mãn điều kiện là móng cọc đài thấp thì chiều sâu chôn đài phải thoã mãn điều kiện: h > hmin. Trong đó: h : chiều cao từ mặt dưới đài đến nền tầng hầm. hmin = tg(450- ). j : Góc nội ma sát. g : Trọng lượng đất từ đáy đài trở lên . SH : Tổng tải trọng ngang. b : Cạnh đáy đài theo phương thẳng góc với SH. Chọn b = 2 m. Từ bảng tổ hợp nội lực ta có lực cắt lớn nhất tại chân cột : Q = SH = 11,99 T ị hmin = (m) . Vậy lấy chiều sâu chôn đài tính từ đáy đài đến mặt nền tầng hầm là: h = 2 m (chiều cao đài 1,5m) Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Phương án chọn D=1 m Sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức: Pv = j.(m1.m2.Rb.Fb + Ra.Fa) Trong đó: j : Hệ số uốn dọc, với móng đài thấp j = 1. Rb,Ra : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông và cốt thép. m1 : Hệ số điều kiện làm việc. Đối với cọc được nhồi bê tông theo phương thẳng đứng thì m1 = 0,85 . m2 : Hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc. Khi thi công cọc cần dùng ống chèn và đổ bê tông dưới huyền phù sét nên chọn m2 = 0,7. Chọn vật liệu làm cọc như sau: Bê tông cọc Mác 300 có Rn = 130 (kG/cm2) Cốt thép dọc chịu lực chọn 1%. Diện tích cốt thép: Fa = 0,01. (cm2) Chọn 16 f25 có Fa = 78,54 cm2 Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc là: Pv = 0,85.0,7.130.3,14.1002/4 + 2700.78,5 = 983345 (kG) Pv = 983,345 (tấn) Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền: Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền được xác định : Pđ = m.(mR.RF + u.) (1) Trong đó: m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất; m = 1. mR : Hệ số điều kiện làm việc của đất kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc đối với cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc. Đối với cọc nhồi mR = 1. F : Diện tích tiết diện ngang chân cọc. F = p.R2 = 3,14.0,52 = 0,785 (m2) R : Cường độ tính toán của đất dưới chân cọc. R = 0,75.b.() a, b, A0k, B0k: Hệ số không thứ nguyên được xác định bằng cách tra bảng 6-7 Hướng dẫn đồ án nền móng , với j = 350. A0k = 71,3 a = 0,7 B0k = 127 b = 0,19 d : Đường kính của cọc; d= 1 m . : Trọng lượng thể tích của đất ở chân cọc; = 2100 kG/m3. h : Độ sâu tính từ mặt nền đến mũi cọc; h = 39 m. : Trị trung bình của trọng lượng thể tích các lớp đất từ chân cọc trở lên. (T/m3) ị R = 0,75.0,19.(2,1.1.71,3 + 0,7.1,818.39.127) = 919.54 (T/m2) u : Chu vi cọc. u = 2.p.R = 2.3,14.0,5 = 3,14 (m). li : Chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. mfi : Hệ số điều kiện làm việc của đất kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc đối với cường độ tính toán của đất ở xung quanh cọc. Tra bảng 6-5-Hướng Dẫn Đồ án Nền Móng, với cọc khoan nhồi dưới nước sét có mfi = 0,6 cho mọi loại đất. fi : Cường độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc. Tra bảng 6-3- Hướng Dẫn Đồ án Nền Móng có : ăLớp đất 2: Bùn xác thực vật, Độ sệt B = 0,9 Độ sâu trung bình: L1 = 2,2 + 1 = 3,2 m f1 = 0,42 (T/m2). L2 = 5,2 m f2 = 0,7 (T/m2). L3 = 7,2 m f3 = 0,7 (T/m2). ăLớp đất 3: Sét pha nâu gụ dẻo cứng, B = 0,63 L4 = 9,2 m f4 = 1,63 (T/m2). L5 =11,2 m f5 = 1,654 (T/m2). L 6= 13,2 m f6 = 1,694 (T/m2). L7 = 15,2 m f7 = 1,731 (T/m2). L8 = 17,2 m f8 = 1,733 (T/m2). L9 = 19,2 m f9 = 1,755 (T/m2). L10 = 21,2 m f10 = 1,76 (T/m2). ăLớp đất 4: Cát bụi Chặt vừa L11 = 23,2 m f11 = 4,292 (T/m2). L12 = 25,2 m f12 = 4,412 (T/m2). L13 = 27,2 m f13 = 4,532 (T/m2). L14 = 29,2 m f14 = 4,652 (T/m2). L15 = 30,7 m f15 = 4,742 (T/m2). ăLớp đất 5: Sét pha dẻo mềm B = 0,61 L16 = 32,2 m f16 = 2,014 (T/m2). L17 = 34,2 m f17 = 2,094 (T/m2). L18 = 35,7 m f18 = 2,2 (T/m2). ăLớp đất 6: Cuội sỏi L19 = 36,9 m f19 = 10 (T/m2). L20 = 38,3 m f20 = 10 (T/m2). Thay vào (1) ta được : Pđ = 1291,44 (T) Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền : Pđtt = (T) Vậy sức chịu tải của cọc [p] = min {PVL ; Pđtt} = Pđtt = 922,46 T 6.Tính toán số lượng cọc và chọn kích thước đài Số cọc tính theo tải trọng tính toán dưới chân cột chọn sơ bộ là , chon n = 2 cọc. Chọn đài có kích thước ab= 52 m, chiều cao đài hđ= 1,5m, khoảng cách từ mặt đáy đài đến mặt nền tầng hầm là hm= 2m Vật liệu làm đài: Bê tông Mác 300 có Rn = 130 (kG/cm2) Cốt thép chịu lực loại AIIcó Ra= 2700 KG/cm2 Cốt cấu tạo loại AI có Ra=2100 KG/cm2 Lớp lót đài là lớp bê tông gạch vỡ mác 100 dày 10 cm Cọc ăn sâu vào trong đài một khoảng bằng 20 cm Tính toán móng cọc Đ1A Sơ đồ tính toán móng Đ1A Từ bảng tổ hợp nội lực tại chân cột ta chọn được ra 2 cặp nội lực nguy hiểm để tính toán. (1) (2) Kiểm tra sức chịu tải của cọc: Cặp 2 Tổng tải trọng tác dụng lớn nhất tại chân cột: Nmax = Ntt + Nđ + Nđn Trong đó: Ntt : Tải trọng tính toán tại chân cột. Ntt = 1443 (T) Nđ : Trọng lượng tính toán của đài. Chọn sơ bộ chiều cao đài là 1,5 m ị Nđ = 521,52,51,1 = 41,25 (T) Nđn : Trọng lượng tính toán của đất trên đài . Nđn = 520,521,2 = 12 (T) ị Nmax = 1443 + 41,25 + 12 = 1496 (T) pmax,min = , trong đó pmax = pmin = Ta có : Trọng lượng tính toán của cọc. Ncoc = 0,78536,82,51,2 = 86,664 (T) Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc: P'max = Pmax + Ncọc = 750,62 + 86,664 = 837,28 T < [P] = 922,46 T. P'min = Pmin + Ncọc = 745,37 + 86,664 = 832,03 T > 0. Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực và tất cả các cọc đều chịu nén Kiểm tra cường độ đât nền: Kiểm tra cường độ áp lực theo công thức: Trong đó : R: Sức chịu tải tính toán của đất nền. R= 376 T Tính stb: Tính stb theo kích thước móng khối quy ước: Diện tích móng khối quy ước được xác định như sau: Fqư = Aqu.Bqu=(A + 2.L.tga)(B + 2.L.tga) Trong đó: L : Khoảng cách từ đáy đài đến mũi cọc L= 33(m) a = jtb/4 : Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất. ị a = ằ 6o A = 5 m ; B = 2 m ị Aqư = 5 + 2.33.tg5032’= 11,93(m2); Bqư = 2 + 2.33. tg5032’= 8,93 (m2) Vậy diện tích móng khối quy ước là: Fqư= 11,93 x 8,93 = 106,53(m2) Xác định thể tích móng khối quy ước (đã trừ cọc và đài móng) V = 106,5338 -2(0,78536,8) - 521,5 = 3930 (m3) Trọng lượng khối móng quy ước: Qtb = gtb.V gtb = (T/m3) Vậy tổng tải trọng tại chân móng khối quy ước là: N = Qtb + Nmax = 1,823 x 3930 + 1534 = 8598 (T) ứng suất trung bình lớn nhất tại đáy móng khối quy ước: (T/m2) = 8,07 (kG/cm2) ăTính ứng suất lớn nhất smax dưới chân cọc : Tính với cặp nội lực 1: Mô men của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài: M = 12x1,5= 18 Tm Tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy ước: N = 8598 (T) Wqư : mô men chống uốn của tiết diện khối móng quy ước. Wqư = (m3) ứng suất lớn nhất: (T/m2) = 8,08 kG/cm2 Tính với cặp nội lực 2: mô men của tải trọng ngoài so với trục trọng tâm đáy đài: M = 8,55 x 1,5 = 12,825 Tm < 18 Tm không cần tính Vậy ứng suất lớn nhất tại đáy móng khối quy ước là: smax = 8,08 kG/cm2 Xác định sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối quy ước theo công thức : Rtc = km.(A.bqưg . + B. gtb.H qư + Dc ) Trong đó: Km = 1 C = 0 vì đất cuội sỏi j = 350 tra bảng ta được A = 1,68 ; B = 7,755 ; D = 9,595 g = g6 = 2,1 g/cm3 gtb = 1,823 g/cm3 bqư = 6,97 m H qư = 38 m Rtc = 1.(1,68.6,97.2,1 . + 7,755. 1,823.38 +9,595.0 ) = 574,44 (kG/cm2). R = Rtc / n = 574,44/1,15 = 499,51 (kG/cm2). Xác định sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối quy ước: (theo CH 200-62) R = 1,2.{R`[1 + k1.(b-2)] + k2.g.(h-3)} + 0,1.Hn Trong đó: R : Cường độ tính toán của nền đất tại đáy móng. (kG/cm2) R` : Cường độ quy ước của đất. Tra bảng 8 - Tính Toán Móng Cọc với đất cuội sỏi: R` = 8 (kG/cm2) . K1, k2 : Hệ số lấy theo bảng 11- Tính Toán Móng Cọc có k1 = 0,1; k2 = 0,3 b : Bề rộng của móng, khi b > 6 m lấy b = 6 m. : Trọng lượng thể tích của đất từ đáy móng trở lên; g = 1,818 (T/m3). h : chiều sâu chôn móng; h = 39 m. Hn : Chiều cao của nước từ mặt đất trở lên; Hn = 0. ị R = 1,2.{8.[1 + 0,1.(6 - 2)] + 0,3.1,818.(39 - 3)} + 0 = 37 (kG/cm2). Ta thấy rằng: stb = 8,07 (kG/cm2) < R = 37 (kG/cm2) smax = 8,08 (kG/cm2) < 1,2.R = 1,2.37 = 44,4 (kG/cm2). Vậy cường độ đất nền tại đáy móng quy ước được đảm bảo. Kiểm tra độ lún của móng cọc : Tính lún của nền đất bằng cách cộng lún các lớp phân tố. Trong đó: Si : Độ lún của lớp đất thứ i. b : Hệ số; b = 0,8. hi : Chiều dày của lớp đất thứ i. E0i : Mô đun biến dạng của lớp đất thứ i. n : Số phân lớp chia trong vùng ảnh hưởng. Chiều dày vùng ảnh hưởng được tính từ đáy móng đến độ sâu thoã mãn điều kiện: sgl = 0,2.sbt sgl: ứng suất gây lún tại lớp thứ i. sbt: ứng suất bản thân do trọng lượng các lớp đất phía trên điểm cần tính gây ra. ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước. sgl = stb - g.h stb : ứng suất trung bình tại đáy móng khối quy ước do tải trọng tiêu chuẩn gây ra stb = 8,07(kG/cm2) g: Trọng lượng trung bình của các lớp đất nằm trên đáy móng khối quy ước. g = 1,823(T/m3) h: Chiều sâu tính từ mặt đất tự nhiên đến đáy móng; h = 39 m. ị sgl = 80,7-1,823.39 = 9.77 (T/m2) = 0.977 (kG/cm2). ứng suất gây lún tại điểm nằm trên trục đáy móng khối và cách nó một khoảng z là: sgli = 4kg.sgl = 4.0.977.kg = 3,908 kg (kG/cm2). Chia nền đất dưới đáy móng khối quy ước thành các lớp phân tố dày bqư/4 = 6,97/4 = 1,75 m Kg: Hệ số tra bảng III-3 - sách Bài Tập Cơ Học Đất phụ thuộc vào z và bqư ứng suất bản thân tại đáy móng khối quy ước: sbt = 1,8.2,2 + 1,8.6 + 1,8.14 + 1,84.9+ 1,74.5 + 2,1.2,8 = 71,1 (T/m2) = 7,11 (kG/cm2) ứng suất bản thân tại phân lớp thứ i: sbt = 7,11 + g.h (kG/cm2). Lập bảng tính toán các giá trị ứng suất bản thân, ứng suất gây lún tại các điểm trên trục đi qua tâm đáy móng khối quy ước. Chia đất dưới đáy móng thành những phân lớp có chiều dày hi = 1 m. Sơ đồ tính toán ứng suất bản thân và ứng suất gây lún dưới đáy móng khối quy ước được thể hiện trên hình vẽ: Bảng tính lún móng Đ1A Phân Lớp Z (m) aqư /bqư = 1,4 2z/bqư Kg sbt (kG/cm2) sgli (kG/cm2) sglitb (kG/cm2) Si=.100.sglitb (cm) 1 0 1 0 0,29 0,25 0,236 7,11 9,21 0.977 0.922 0.9495 0.1899 2 1 2 0.29 0,58 0,236 0,231 9,21 11,31 0.922 0.903 0.9125 0.1825 3 2 3 0,58 0,86 0,231 0,206 11,31 13,41 0.903 0.805 0.854 0.1708 4 3 4 0,86 1,15 0,206 0,176 13,41 15,51 0.805 0.688 0.7465 0.1493 5 4 5 1,15 1,43 0,176 0,148 15,51 17,61 0.688 0.578 0.633 0.1266 6 5 6 1,43 1,72 0,148 0,123 17,61 19,71 0.578 0.481 0.5295 0.1059 7 6 7 1,72 2 0,123 0,1034 19,71 21,81 0.481 0.404 0.4425 0.0885 8 7 8 2 2,3 0,1034 0,0865 21,81 23,91 0.404 0.338 0.371 0,0742 Độ lún tổng cộng của khối móng quy ước là: S = (cm) < [S] = 8 (cm) Vậy thoã mãn yêu cầu về độ lún. Tính thép đài móng 5.Tính toán độ bền và cấu tạo móng: a. Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp: Cần kiểm tra khả năng đâm thủng qua mép trong (so với vị trí cột) của các cọc đặt gần cột theo công thức: P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].h0RK Với P- Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của các cọc nằm ngoài phạm vi đáy tháp đâm thủng : P = P1 Trong đó P1 ,P2 là tải trọng truyền lên cọc không kể đến trọng lượng bản thân cọc và lớp đâts phủ từ đáy đài trở lên tính với tải trọng tính toán: Dấu ± phụ thuộc dấu các mômen tại chân cột tầng hầm, hệ trục tọa độ được lấy với gốc O là tâm cột, chiều như hình vẽ, n là số cọc n = 2 Có 5 cặp nội lực nguy hiểm: (ứng với chân cột label 132) Cặp NL NLmax Mx (T.m) My (T.m) N (T) 1 Mxmax 15.98 -2.37 878.25 2 Mymax 7.95 7.04 801.67 3 Nmax 4.90 -12.75 1132.77 4 Mxmin -4.30 -4.11 955.56 5 Mymin 3.73 -13.52 1032.15 Kết quả tính toán thể hiện ở bảng excel sau: Cặp NL NLmax Mx My N Cọc Xi (m) Yi (m) Pi (t) 1 Mxmax 15.98 -2.37 878.25 1 -1.5 0 440.71 2 1.5 0 437.55 2 Mymax 7.95 7.04 801.67 1 -1.5 0 396.14 2 1.5 0 405.53 3 Nmax 4.90 -12.75 1132.77 1 -1.5 0 574.89 2 1.5 0 557.89 4 Mxmin -4.30 -4.11 955.56 1 -1.5 0 480.52 2 1.5 0 475.05 5 Mymin 3.73 -13.52 1032.15 1 -1.5 0 525.09 2 1.5 0 507.06 Tất cả các Pi (t) > 0 các cọc đều chịu nén Pmax Pmin 557,89 396,14 bc,hc : kích thước tiết diện cột: 800 x 800 Rk = 10kg/cm2 cường độ chịu kéo tính toán của bêtông ho = 145 cm : chiều cao hữu ích của đài (lấy lớp bảo vệ a = 5cm) C1,C2: khoảng cách trên mặt bằng từ mép cộc đến mép của đáy tháp đâm thủng, như ở hình trên α1, α2 : các hệ số tính theo công thức: = 4,6 = a2 P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].h0RK => P ≤ [4,60*(80+50) + 4,60*(80+50)]*145 *10 = 1734200 kg = 1734,2 T Lại có Pmax = 574,89 T => Biểu thức trên thoả mãn, vậy đài móng không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng của tháp đâm thủng. b.Kiểm hàng cọc chọc thủng đài trên tiết diện nghiêng: b= 5 > bc +ho=1+1,45(m) = 2,45 (m) Pdt <= (bc+ho)*ho*Rk=245*145*180= 6334500 (kg)= 6334(T) Phá hoại trên mặt phẳng nghiêng Pdt= P1 Theo bảng excel thì P1max = 574,89 (T) Vậy đảm bảo Pdt < 6334(T), cọc không chọc thủng đài trên tiết diện nghiêng c. Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đài:: Ta xêm đài móng làm việc như dầm cong son ngàm ở mép cột chịu tải trọng là phản lực đầu cột Mômen ứng với mặt ngàm gần hai cọc ngang theo phương đứng: M1=r1.(P1)=(1,1).(574,89) = 632,37 (Tm) + Cốt thép theo phương X đặt dưới được tính như sau: Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 5 cm. ho = 150 – 5 = 145 (cm). Chọn thép AII có Ra = 2800 (KG/cm2) Vậy diện tích cốt thép là: Chọn thép 21f32 khoảng cách 2 thanh thép là 100 mm. Chiều dài thanh thép là L= 4900mm có Fa= 169,68 cm2 Với thép theo phương cạnh ngắn L = 2000 chọn theo cấu tạo f16 a200, chiều dài 1900mm *) Tính toán và kiểm tra tương tự cho đài móng Đ2A ta được thép: + Thép chịu mômen dương: Chiều L = 5000: 29 f32 có Fa = 234,3 cm2 , a = 160 chiều dài 1 thanh 5940 Chiều L = 6000: 35 f32 có Fa = 282,8 cm2 , a = 160 chiều dài 1 thanh 4940 + Thép chịu mômen âm: Chiều L = 5000: 29 f25 có Fa = 142,35 cm2 , a = 160 chiều dài 1 thanh 5940 Chiều L = 6000: 35 f25 có Fa = 171,81 cm2 , a = 160 chiều dài 1 thanh 5940 Bố trí thép móng xem bản vẽ KC - 05 Thép cho giằng: Theo hướng dẫn của giáo viên thép giằng móng được lấy như sau : Chọn thép dọc chiu lực chọn là: 5 f 25 có Fa = 25,54 cm2 Thép đặt phía trên và phía dưới như nhau . Và ta chọn cốt đai f 8 a200. Cấu tạo thép giằng qua mặt cắt (hình bên) : PHầN iii THI CÔNG (45%) GIáO VIÊN Hướng dẫn : ts. Trần hồng hải Bộ môn : Công nghệ và tổ chức xây dựng Nhiệm vụ: Phần ngầm: Biện pháp thi công cọc khoan nhồi. Biện pháp thi công tầng hầm, móng Phần thân: Biện pháp thi công thân (thô + hoàn thiện) Tổng mặt bằng giai đoạn thân Tiến độ thi công toàn nhà Bản vẽ: 5 bản Phần I: thi công phần ngầm Chọn phương án thi công : + Dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn ta thấy mực nước ngầm ở cao trình -10 m (ở dưới mức nền tầng hầm -3m) so với cốt tự nhiên, ta chọn phương án thi công ép cừ trước, sau đó thi công cọc khoan nhồi, rồi thi công đất sau, cuối cùng là thi công đài móng, giằng và tường tầng hầm, cột tầng hầm. + Chiều cao tầng hầm là 3m, lớp đất đầu tiên là đất lấp 2m, lớp thứ 2 là đất bùn 6m nên chọn phương án sử dụng cừ Lasel chắn đất để thi công đất. A -Thiết kế, thi công tường cừ 2.1. Thi công hố móng. 2.1.1. Các phương án thi công đất. + Phương án1: Thi công đất bằng cách đào hố móng có mái dốc. + Phương án 2: Thành hố đào được gia cố bằng ván cừ Lasel. 2.1.2. Lựa chọn các phương án thi công đất. a. Đặc điểm công trình: - Địa chất: - Công trình có tầng hầm sâu -3 m (so với cốt thiên nhiên), kể cả chiều cao đài (1,5m), sàn tầng hầm, lớp bê tông lót móng ta phải thi công đất xuống độ sâu -4,8 m. - Lớp đất 1 dày 2 m là đất lấp, lớp 2 dày 6 m là đất bùn xác thực vật , lớp 3 dày 14m là đất sét pha.Với hố đào sâu -4,8 m thì mái dốc đất cho phép không phải gia cố H:B= 1: 1,25. Như vậy, nếu chọn giải pháp thi công đất không cần gia cố thì phải mở rộng miệng hố đào ra 4,8 x 1,25 = 6m. b. Phương án thi công: Dựa vào những đặc điểm trên đây, ta chọn giải pháp thi công đất theo phương án 2 là hợp lí vì hố đào tương đối sâu (- 4,8m) nếu không gia cố thành hố thì phải mở rộng ra xung quanh lớn làm tăng khối lượng đất thi công. Hơn nữa, thành hố được gia cố thì độ an toàn tăng tránh được sập thành hố móng đảm bảo an toàn cho người thi công móng và công trình lân cận. Gia cố thành hố móng có nhiều giải pháp: - Đổ tường bê tông kết hợp làm tường chắn tầng hầm sau này. - Đóng thép hình làm thanh chống đứng đỡ ván gỗ ngang. - Dùng thép hình chữ U bề rộng 300mm đóng so le nhau. - Dùng ván cừ Lasel đóng sâu xuống đất làm tường chống lại áp lực đất gây sập thành. ở đây ta quyết định chọn giải pháp dùng ván Lasel vì những ưu điểm nổi bật của nó là: - Không cần phải làm neo phụ giữ ván vì ván có độ cứng rất lớn có thể làm việc theo sơ đồ côngxôn. - Độ an toàn cao, có thể chống thành hố móng sâu. - Ưu điểm của cừ thép: + Tường chống khoẻ + Có thể không cần thanh chống hoặc cần rất hạn chế. + Ngăn cản tối đa ảnh hưởng của mực nước ngầm. + Hệ số luân chuyển VK lớn, do đó đạt hiệu quả kinh tế cao. + Tường cừ có thể sử dụng một hay nhiều lớp tuỳ vào yêu cầu công trình và điều kiện thi công. Chọn loại cừ có chiều dài 12m, dùng máy ép thuỷ lực chuyên dụng có thể di chuyển trên đầu cừ dể ép cừ. Phần cừ nhô lên do cấu tạo máy không thể ép hết là 0,5m vậy cừ ngập sâu trong đất là 11,5m 2.1.3. Xác định tải trọng tác dụng lên thành hố đào (Tính cho 1m rộng tường cừ). + áp lực chủ động của đất. Tải trọng tác dụng lên thành hố đào bao gồm áp lực chủ động của đất từ đáy đài trở lên (sâu 4,8 m) và hoạt tải tiêu chuẩn do máy móc thi công lấy qTC= 500Kg/m đ hoạt tải tính toán q= 1,2 x 500 = 600 Kg/m. Vì lớp đất lấp phía trên cùng rất mỏng so với 2 lớp đất dưới nó nên một cách gần đúng có thể coi 3 lớp đất phía trên như 1 lớp đất đồng nhất có gtb, jtb,Ctb. gtb= 1.745T/m3 Tương tự: jtb= 120 Ctb= 0,99 (T/m2) Vì lớp đất 1 và 2 đều là lớp đất dính cho nên cường độ áp lực chủ động tác dụng lên 1m tường cứ xác định theo công thức : qcz= la.(g.z+q)-C.c Trong đó : la= tg2(45o-jtb/2)= tg2(450- 120/2)=0,655 g= gtb=1,745 (T/m3). C = ctb= 0.99 (T/m2). Z: Độ sâu tính từ vị trí đang xét đến MĐTN Tại Z= 0: qz=0c=0,655.(1,745.0+0,6)-1,62.0,99= - 1,21 (T/m) Tại Z=11,5 m. qz=11,5c=0,655.(1,745.11,5+0,6)-1,62.0,99 = 11,93 (T/m). + áp lực bị động của đất: Công thức tính cường độ áp lực bị động của đất lên tường cừ đất dính: Qbz= lb.g.z+2.c.tg(450+) Trong đó : lb= tg2(45o+jtb/2)= tg2(450+ 120/2) = 1,52. g= gtb=1,745 (T/m3). tg(450+120/2) = 1,23 c = ctb=0.99 (T/m2). Z: Độ sâu tính từ vị trí đang xét đến MĐTN Tại Z=0: qz=0c = 1,52.1,745.0 + 2.0,99.1,23 = 2,4(T/m) Tại Z=11,5 m. qz=2,2c= 1,52.1,745.11,5 + 2.0,99.1,23 = 33(T/m). A B C 2,4 -0.0m -4.8m -11.5m Hố móng 500 4300 6700 Cừ Lasel 3- Kiểm tra ổn định của tường cừ: -Chiều sâu hố đào không lớn nên ta giả thiết cừ làm việc theo sơ đồ công xôn, tuyệt đối cứng, ngàm vào đất ở cao trình đáy đài , ta tiến hành kiểm tra ổn định của tường cừ. -Kiểm tra ổn định của tường cừ : k= +Để tính Momen ta đơn giản hóa bằng cách xem như áp lực chủ động tác dụng lên cừ theo dạng tam giác ,áp lực bị động tác dụng theo dạng hình thang . Ml= 11,93.11,5.0,5.11,5 = 320 Tm Mg=(33+2,4).6,7.0,5.6,7 = 734Tm đ Tường cừ ở trạng thái ổn định. 4-Xác định tiết diện của tường cừ: Tiếp diện của tường cừ được xác định từ điều kiện chịu uốn: w: Là mô men chống uốn của tường cừ. Ru: Cường độ chống uốn tính toán của vật liệu. Thép có Ru= 21000T/m2. Mmax: mô men lớn nhất do áp lực đất tác dụng lên tường cừ, ở đây ta giả thiết cừ làm việc theo sơ đồ công xôn ngàm tại cao trình đáy đài. Mmax = 734 – 320 = 414 Tm/m *Xác định mô men chống uốn của tường cừ. 19,7.10-3(m3/m) = 19700 cm3/m Chọn loại Lassen (tính cho 1m tường cừ) có:(cừ rộng bao nhiêu) Diện tích tiếp diện ngang: 10 x 120 = 1200 cm2/m.(Bề dày 10cm) Mô mem quán tính chính J = b x h4/12 = 1728.105 cm4/m. Mô men kháng uốn W= b.h2/6 = 24000 cm3/m > 19700 cm3/m. Chiều dài cừ : 12 m. II. Thi công ép cừ. Khối lượng công tác: Tính toán khối lượng ván cừ cần ép cho toàn bộ hố móng: -Chu vi hố móng : U= 169,8 m -Chiều sâu cần ép ván cừ : 11.5m so với mặt đất tự nhiên. -Chiều dài một đoạn cừ là 12 m. Chọn máy ép cừ: *Các yêu cầu đối với máy ép cừ: -Lực ép lớn nhất của máy phải thoả mãn lớn hơn hoặc bằng 1,4 lực ép theo thiết kế. Trong thực tế để đảm bảo an toàn cho ép cừ và kể đến các yếu tố bất lợi trong quá trình thi công lực ép lớn nhất chọn bằng 2 lần lực nén lớn nhất trong thiết kế. Lực ép của kích phải đảm bảo tác dụng dọc trục khi ép ma sát và không gây áp lực ngang khi ép, dẫn đến việc gây mô men uốn lớn nhất trong chuyển động đều. Thiết bị ép cừ phải có khả năng khống chế được tốc độ ép. Đồng hồ đo áp lực khi ép phải tương ứng với khoảng lực cần đo. Giá trị lớn nhất trên mặt đồng hồ không vượt quá hai lần áp lực đo khi ép, để đảm bảo khả năng chính xác của việc đọc số chỉ nên sử dụng 0,7á0,8 khả năng tối đa của thiết bị . Khi vận hành phải tuân theo đúng các quy định của thi công cọc. Tính toán các thông số cho việc chọn máy ép cừ : -Để đưa ván cừ theo chiều sâu thiết kế là 12 m, cắm vào lớp đất thứ ba. Lực ép cần phải vượt quá sức kháng mũi và ma sát thành bên của ván cừ với từng lớp đất. -Theo Meyerhof lực ma sát bên và sức kháng mũi: P = Fs1=2á3 FS2=1á1,5 Pms = K2: Hệ số bằng 0,2 t/m2 +Lực ma sát ở mặt bên: Lớp đất 1: l1=1,2 m, N1= 0 Lớp đất 2: l2=5,5m, N2 =20 Lớp đất 3: l3=5,8 m, N3= 10 Chu vi của cừ U =1,32 m. đ Pms=1,32.0,2 ( 5,5.20+5,8.10 ) = 44.35T +Sức chống cực hạn của mũi: Pmũi= K1.Nn.F K1= 40 t/m2 : hệ số chịu tải . đ Pmũi= 40.10.0,0194=7.76 T. P=32.67 Pc=P= 32.67 ( T ). -Lực ép lớn nhất của kích Pc max= Pc.k (k=2 do cừ chống vào lớp đất sét pha) đ Pcmax= 65 (T). -Chọn một kích thuỷ lực thông số Pcmax=100 (T/giá kích). -Chọn máy ép có áp lực bơm dầu có bơm =100 kG/cm3. Đường kính xilanh D được tính theo công thức : Pmáy > Pép nPdầuđ D> Trong đó : N= 2 : số xi lanh. pdầu = (0,6á0,75) Pbơm=(0,6á0,75).100 (kG/cm2). Thay số : D>= 30 (Cm). *Chọn máy ép: Căn cứ vào lực ép yêu cầu ta chọn máy ép tĩnh Silentpiler Model KGH –130N được sản xuất tại Nhật Bản có các thông số kỹ thuật sau: Lực ép cừ: 130T. Lực nhổ cừ : 130T. Hành trình chuyển động : 1000 mm. Tốc độ ép cừ : 1,5á3,2 m/phút. Tốc độ nhổ cừ : 1,2á11,4 m/phút. Máy dài 2,2 m, rộng 2m, cao 2,93á3,68 m. Trong lượng 7800 kg. Toàn bộ máy được đặt trên chân đế dài 3m, rộng 2m cao 0,496 m nặng 1300 kg. Chọn cần trục cẩu lắp cừ, vận chuyển đối trọng, dịch chuyển máy Sức nâng yêu cầu : Qyc=1,3 Qmax= 6.1,3=7,8 (T) Chiều cao nâng yêu cầu: Hyc= Hg+Hc+0,8+0,5+1,5 Trong đó : Hg: chiều cao giá búa Hg = 5000+550+10=5560 (mm). Hc : Chiều dài của cừ HC=12 m. 0,8; 0,5;1,5 lần lượt là khoảng cách an toàn , khoảng cánh treo buộc, chiều dài móc cẩu. Hyc= 20360 (mm) Căn cứ vào các yêu trên chọn cần trục tadano TL – 250E có chiều dài tay cần 30 m Thi công ép cừ : Công tác ép cừ: -San phẳng mặt bằng -Máy được đưa vào vị trí đặt trên chân đế của máy đã được cân chỉnh ngang phẳng, thẳng tuyến trùng với tâm tuyến cừ theo thiết kế chỉ định. Xếp đối trọng lên chân đế máy. Dùng cần cẩu vận chuyển cừ vào vị trị ép. Chạy thử máy ép kiểm tra ổn định thiết bị ép khi có tải và không tải + kỹ thuật ép cừ: -Sau khi thanh cừ đã được đưa vào khung định hướng của máy các đai kẹp sẽ được ép chặt vào thanh cừ khi đó ta tăng dần áp lực để ép cừ, tốc độ ép cừ ban đầu khống chế < 10 mm/s sau đó mới tăng dần lên. Khi ép được 4 thanh cừ ban đầu chân đế và đối trọng sẽ được giải phóng lúc này máy sẽ sử dụng các thanh cừ đã ép làm điểm neo và xác định tuyến đi. Trong quá trình nén cừ bộ phận trắc đạc phải thường xuyên xác định độ thẳng đứng và tim tuyến cừ được ép. Những thanh cừ không đảm bảo tiêu chuẩn ngay thẳng phải được nhổ lên ép lại. Kết thúc công việc ép cừ: Cừ được coi là ép xong khi thoả mãn hai điều kiện sau: Lực ép tại thời điểm cuối cùng đạt trị số thiết kế quy định. Ghi chép số liệu trong quá trình ép cừ: Khi ép cần ghi lại giá tri lực ép vào sổ nhật ký trên suốt chiều dài đoạn cừ. Cụ thể cần ghi các số liệu sau: +Lực khi bắt đầu xuyên vào trong đất, khoảng 30á50 cm đầu tiên tiến hành ghi giá trị lực ép đầu tiên. + Cứ mỗi mét ván cừ được ép lại ghi giá trị lực ép một lần cho đến hết toàn bộ chiều dai. +Nếu lực ép tăng lên hay giảm xuống đột ngột cần ghi lại giá tri áp lực và chiều sâu ép xảy ra hiện tượng đó. +Từ khi lực ép = 0,8 giá trị lực ép tối thiểu đến lúc kến thúc ép. B - thi công cọc khoan nhồi. I - biện pháp thi công cọc khoan nhồi: 1. Công tác chuẩn bị: Để tạo lỗ khoan dùng phương khoan gầu trong dung dịch Bentônite. Đặc điểm của phương pháp này là dùng gầu khoan ở dạng thùng cắt đất và đưa ra ngoài. Cần gầu khoan có dạng ăngten, thường là 3 đoạn, truyền được chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu đào nhờ hệ thống rãnh. Vách hố khoan được giữ ổn định bằng dung dịch Bentônite. Quá trình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch sét Bentônite, trong quá trình khoan có thể thay các đầu đào khác nhau để phù hợp với nền đất và vượt qua dị vật. Ưu điểm của phương pháp này là thi công nhanh, kiểm tra chất lượng thuận tiện, rõ ràng, đảm bảo vệ sinh môi trường, ít ảnh hưởng đến công trình xung quanh. Nhưng phương pháp này có nhược điểm là: cần phải có thiết bị chyên dụng, qui trình công nghệ phải chặt chẽ, cán bộ, công kỹ thuật phải có kinh nghiệm, tay nghề cao. Đồng thời phải có ý thức kỷ luật cao. Giá thành cao. Để có thể thực hiện việc thi công cọc khoan nhồi đạt kết qủa tốt cần thực hiện nghiêm chỉnh các công việc sau: Nghiên cứu kỹ bản vẽ thiết kế, tài liệu địa chất công trình và các yêu cầu kỹ thuật chung cho cọc khoan nhồi. Lập phương án kỹ thuật thi công, lựa chọn tổ hợp thiết bị thi công thích hợp. Lập phương án tổ chức thi công, cân đối giữa tiến độ, nhân lực và giải pháp mặt bằng. Nghiên cứu mặt bằng thi công, thứ tự thi công cọc, đường di chuyển máy đào, đường cấp, thu hồi dung dịch Bentônite, đường vận chuyển bê tông và cốt thép đến Xem xét khả năng gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận để có biện pháp xử lý thích hợp về: môi trường, bụi, tiếng ồn, giao thông, lún nứt công trình sẵn có. Ngoài cọc, đường vận chuyển phế liệu ra khỏi công trường, đường thoát nước, .. Những yêu cầu về lán trại, kho bãi, khu vực gia công vật liệu, .. Kiểm tra khả năng cung ứng điện nước cho công trường. Xem xét khả năng cung cấp và chất lượng vật tư: xi măng, cốt thép, đá, cát,..ra để có thể tiến hành thi công được liên tục theo đúng quy trình công nghệ còn phải chuẩn bị tốt những khâu sau: Bê tông: Bê tông dùng Mác 300 là bê tông thương phẩm, do việc đổ bê tông được tiến hành bằng bơm nên độ sụt yêu cầu là 18 ± 2 cm. Việc cung cấp vữa bê tông phải liên tục sao cho thời gian đổ bê tông một cọc nhỏ hơn 4 giờ. Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật lựa chọn nhà máy có công nghệ hiện đại (Vinaconex). Các cốt liệu và nước phải sạch theo đúng yêu cầu. Cần kiểm tra năng lực của nhà máy, cần trộn thử và kiểm tra chất lượng của bê tông để chọn thành phần cấp phối và phụ gia trước khi cung cấp đại trà cho đổ bê tông cọc nhồi. Tại công trường, mỗi xe bê tông thương phẩm đểu phải kiểm tra sơ bộ chất lượng, thời điểm bắt đầu trộn và thời gian đến khi đổ bê tông, độ sụt nón cụt. Mỗi một cọc phải lấy 3 tổ hợp mẫu để kiểm tra cường độ: một tổ hợp ở mũi cọc, một tổ hợp ở giữa thân cọc và một tổ hợp ở đầu cọc. Trong đó mỗi tổ hợp lấy 3 mẫu thử. Vậy mỗi cọc nhồi phải có ít nhất 9 mẫu để kiểm tra cường độ. Cốt thép: Cốt thép được sử dụng theo đúng chủng loại mẫu mã quy định trong thiết kế đã được phê duyệt. Cốt thép phải có đủ chứng chỉ của nhà máy sản xuất và kết quả thí nghiệm của một phòng thí nghiệm vật liệu độc lập có tư cách pháp nhân đầy đủ cho từng lô trước khi đưa vào sử dụng. Cốt thép được gia công, buộc, dựng thành từng lồng dài 12m gồm 16f25; các lồng được nối với nhau bằng nối buộc, không được nối hàn. Tổng chiều dài cọc 34,5m tính cả đoạn đập đầu cọc đi 30d và đoạn ngậm vào đài 15 – 20cm. Như vậy cần 3 lồng thép dài 12m cho mỗi cọc (3x12 – 2x0.75 = 34,5m đảm bảo đoạn nối 30d = 30x25 = 750) Sai số cho phép khi chế tạo lồng thép được quy định như sau: Tên hạng mục Sai số cho phép (mm) Cự ly giữa các cốt chủ Cự ly cốt đai Đường kính lồng thép Độ dài lồng thép ±10 ± 20 ± 10 ± 50 Đường kính lồng thép phải nhỏ hơn đường kính lỗ khoan 140mm để đảm bảo lớp bảo vệ 70mm, có nghĩa là đường kính trong của lồng thép là 860mm. Để đảm bảo lồng thép khi cẩu lắp không bị biến dạng ta đặt các đai gia cường f25, khoảng cách là 2m. Dung dịch Bentônite: Dung dịch Bentônite có tác dụng: Hình thành một lớp vỏ mỏng bằng dung dịch trên bề mặt lỗ đã đào để có thể chịu được áp lực nước tĩnh đề phòng lở thành hố đào. Làm chậm lại việc lắng xuống của các hạt cát, mùn khoan,... ở trạng thái nhỏ huyền phù nhằm dễ xử lý cặn lắng. Do vậy dung dịch Bentônite có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của cọc. Nếu chất lượng không đảm bảo có thể dẫn đến sự cố sập thành vách,... gây ra thiệt hại lớn về kinh tế, kéo dài thời gian thi công. Các đặc tính kỹ thuật của Bentônite để đưa vào sử dụng là: Độ ẩm (9 á 11)% Độ trương nở: 14 á 16 ml/g. Khối lượng riêng: 2,1 g/cm3. Độ pH của dung dịch keo 5%: 9,8 á 10,5. Giới hạn lỏng Aherberg: > 400 á 450. Chỉ số dẻo: 350 á 400. Độ lọt sàng cỡ 100: 98 á 99 % Tồn trên sàng cỡ 74: (2,2 á 2,5 )%. Các thông số chủ yếu của dung dịch Bentônite được khống chế như sau: Hàm lượng cát : < 5% Dung trọng: 1,05 á 1,15. Độ nhớt: 32 á 40 s. Độ pH: 9,5 á 11,7. Tỷ lệ chất keo: >95%. Lượng mất nước: < 30 ml/ 30 phút. Độ dày của lớp áo sét: (1 á 3)mm/ 30 phút. Lực cắt tĩnh: 1 phút: 20 á 30 mg/cm2 10 phút: 50 á 100 mg/cm2. Tính ổn định: < 0,03 g/cm2. Quy trình trộn dung dịch Bentônite như sau: Đổ 80% lượng nước theo tính toán vào thùng trộn. Đổ từ từ lượng bột Bentônite vào theo thiết kế. Trộn đều từ 15á20 phút, đổ từ từ lượng phụ gia nếu cần, sau đó trộn tiếp từ 15á20 phút. Đổ nốt 20% nước còn lại, và trộn trong 10 phút. Chuyển dung dịch Bentônite đã trộn sang thùng chứa và sang Xilô sẵn sàng cung cấp cho hố khoan hoặc trộn với dung dịch Bentônite đã thu hồi đã lọc lại qua máy sàng cát để cấp cho hố khoan. Chú ý: Trong thời gian thi công cao trình dung dịch Bentônite luôn phải cao hơn mực nước ngầm 1 á 1,5 m. Cần quản lý chất lượng dung dịch cho phù hợp với từng độ sâu của lớp đất và từng loại đất khác nhau, phải có biện pháp xử lý thích hợp để duy trì sự ổn định thành lỗ cho đến khi kết thúc việc đổ bê tông. Trước khi đổ bê tông, khối lượng riêng của dung dịch trong khoảng 500 mm kể từ đáy lỗ phải nhỏ hơn 1,25; hàm lượng cát Ê 8%; độ nhớt Ê 28 s để dễ bị đẩy lên mặt đất trong quá trình đổ bê tông. quy trình thi công cọc khoan nhồi bằng phương pháp gầu xoắn trong dung dịch bentonite: Bao gồm 11 bước: 1. Chuẩn bị thi công cọc . 2. Định vị tim cọc và đài cọc . 3. Hạ ống vách . 4. kiểm tra đường ống dẫn bentonite. 5. Khoan tạo lỗ . 6. Lắp đặt cốt thép . 7. Hạ ống đổ bê tông . 8. Thổi rửa đáy hố khoan . 9. Đổ bê tông . 10.Rút ống vách . 11. Kiểm tra chất lượng cọc . Định vị vị trí tim cọc: Căn cứ vào bản đồ định vị công trình do văn phòng kiến trúc sư trưởng hoặc cơ quan tương đương cấp, lập mốc giới công trình, các mốc này phải được cơ quan có thẩm quyền kiểm tra và chấp nhận. Từ mặt bằng định vị móng cọc của nhà thiết kế, lập hệ thống định vị và lưới khống chế cho công trình theo hệ toạ độ Oxy. Các lưới định vị này được chuyển dời và cố định vào các công trình lân cận, hoặc lập thành các mốc định vị. Các mốc này được rào chắn, bảo vệ chu đáo và phải liên tục kiểm tra đề phòng xê dịch do va chạm hay lún gây ra. Hố khoan và tim cọc được định vị trước khi hạ ống chống. Từ hệ thống mốc dẫn trắc địa, xác định vị trí tim cọc bằng hai máy kinh vĩ đặt theo hai trục vuông góc nhau. Sai số của tim cọc không được lớn hơn 5 cm về mọi hướng. Bốn mốc kiểm tra vuông góc với nhau nằm trên hai trục X, Y và cùng cách tim cọc một khoảng bằng nhau. Hạ ống vách dẫn hướng : ống vách bằng thép dài 6m, chiều dài ống vách phụ thuộc vào địa chất các lớp đất trên cùng, đất yếu thì đòi hỏi dài hơn đất tốt (9m, 12m...) và đường kính f = 1100mm được đặt ở phần trên miệng hố khoan nhô lên khỏi mặt đất một khoảng 0,6 m. ống vách có nhiệm vụ: Định vị, dẫn hướng cho máy khoan. Giữ ổn định cho bề mặt hố khoan đảm bảo không bị sập thành phía trên của lỗ khoan. Hàn lồng thép vào ống vách giúp lồng thép không bị đẩy nổi trong quá trình đổ bê tông Ngoài ra ống vách còn làm sàn đỡ tạm thời và thao tác buộc, nối, lắp dựng và tháo dỡ ống đổ bê tông. ống vách được thu hồi lại sau khi đổ bê tông cọc nhồi xong. Phương pháp hạ ống: sử dụng máy khoan với gàu có lắp thêm đai sắt để mở rộng đường kính, khoan sẵn một lỗ đến độ sâu của ống vách. Sử dụng cần cẩu đưa ống vách vào vị trí, hạ ống xuống đúng cao trình thiết kế. Kiểm tra tim ống vách trùng với tim cọc khoan nhồi bằng cách dùng dây mềm căng thẳng 2 đường thẳng AB và CD, chúng gặp nhau chính tại tim cọc khoan nhồi (hình vẽ trên) Sau đó chèn chặt ống vách bằng đất sét và nêm chặt, cố định không cho ống vách dịch chuyển trong quá trình khoan. Công tác khoan tạo lỗ: Công tác chuẩn bị: Lắp tấm thép bản dày 20 cm để kê máy khoan đảm bảo máy khoan ổn định trong suốt quá trình thi công. Đưa máy khoan vào vị trí thi công, điều chỉnh cho máy thăng bằng, thẳng đứng. Trong quá trình thi công có hai máy kinh vĩ để kiểm tra độ thẳng đứng của cần khoan. Kiểm tra lượng dung dịch Bentônite, đường cấp Bentônite, đường thu hồi dung dịch Bentônite, máy bơm bùn, máy lọc, các máy dự phòng và đặt thêm ống bao để tăng cao trình