Đề tài Đơn nguyên 1 – Chung cư cao tầng NO9B1 khu đô thị Dịch Vọng – Cầu Giấy HàNội

Phần I Kiến trúc (10%) Giáo viên hướng dẫn: ths. Hồ thị hiền Sinh viên thực hiện: Nghiêm Minh Thanh Khoa: xây dựng dân dụng & công nghiệp Lớp: 49XD5 MSSV: 0714.49 I. nhiệm vụ thiết kế: 1. Vẽ các mặt bằng. 2. Vẽ mặt đứng chính. 3. Vẽ mặt cắt ngang, dọc của công trình. II. Bản vẽ kèm theo: - 01 bản vẽ mặt bằng tầng hầm, tầng 1,2,3 (KT- 01). - 01 bản vẽ mặt bằng tầng điển hình, tầng mái, mặt bằng mái, chi tiết cầu thang TH1 (KT- 02). - 01 bản vẽ mặt đứng chính, mặt đứng bên (KT- 03) - 01 bản vẽ mặt mặt cắt ngang + mặt cắt dọc (KT- 04) Giáo viên hướng dẫn A. Đặc điểm công trình: 1. Đặc diểm chung: Tên công trình: Đơn nguyên 1 – Nhà N09B1. Địa điểm xây dựng: Khu đô thị mới Dịch Vọng - quận Cầu Giấy - Hà Nội. Chủ đầu tư : Công ty cổ phần phát triển đô thị Từ Liêm. Tổng diện tích mặt bằng: 1493. Diện tích xây dựng : 910. Tổng diện tích sàn: 10810. Vị trí địa lý: + Phía bắc giáp đường quy hoạch thuộc khu đô thị mới Dịch Vọng – Cầu Giấy. + Phía nam giáp khu đất trống (chưa xây dựng). + Phía đông giáp khu đất xây dựng đơn nguyên 2 – Nhà N09B1. + Phía tây giáp đường quy hoạch thuộc khu đô thị mới Dịch Vọng – Cầu Giấy. 2. Chức năng công trình: Chung cư được thiết kế một tầng hầm sử dụng làm khu vực để xe và bố trí khu vực thu rác thải, phòng kỹ thuật có máy phát điện phục vụ thang máy cho chung cư và một phòng máy bơm. Các bể nước và bể phốt được bố trí dưới nền công trình ngoài phạm vi tầng hầm. Ngoài ra tầng mái bố trí 4 bể nước có khối tích dùng cho sinh hoạt và cứu hỏa. Tầng 1 và tầng 2 được cho thuê làm khu dịch vụ và bán hàng. Tầng 3 được sử dụng làm văn phòng cho thuê. Tầng 1 và tầng 2 được bố trí thêm hai cầu thang bộ để tách giao thông theo phương đứng thuận tiện cho việc mua bán, giao dịch. Khu vệ sinh chung của các tầng này được bố trí tập trung và cách đều các khu vực bán hàng và văn phòng đảm bảo khoảng cách yêu cầu và thuận tiện cấp thoát nước. Tầng 3 ngoài việc sử dụng làm văn phòng cho thuê còn là tầng kỹ thuật đặt máy móc và các thiết bị dự trữ nhằm duy trì hoạt động thường xuyên của hệ thống thang máy phục vụ và các thiết bị điều hòa. Các tầng này có chiều cao lớn hơn các tầng khác của nhà để tiện bố trí máy móc. Các tầng từ tầng 4 đến tầng 13 dùng làm các căn hộ ở của các hộ gia đình độc lập, nhưng hệ thống giao thông theo phương đứng được bố trí tập trung nên các hộ vẫn không quá cách biệt phù hợp với phong cách sống của người Việt Nam. Diện tích các phòng ở là 110,100, 90,85, 80, 75 đáp ứng nhu cầu nhà ở đa dạng của các mô hình hộ gia đình.ở mỗi tầng đều bố trí nơi thu rác thuận tiện và hệ thống cứu hoả đủ theo tiêu chuẩn. Khu vệ sinh thiết kế có diện tích đảm bảo yêu cầu của một khu vệ sinh hiện đại, các phòng vệ sinh được bố trí gần phòng ngủ. Phòng vệ sinh và bếp bố trí gần nhau nên hệ thống đường ống dẫn và thoát nước tập trung thuận tiện trong thiết kế đường ống. Khu vực xây dựng khu nhà chung cư này là khu vực đô thị mới có vị trí đẹp, các khu nhà xung quanh được qui hoạch tốt, đặc biệt khu chung cư nằm ngay cạnh công viên Dịch Vọng nên công trình rất đảm bảo về mặt sinh thái và môi trường. B. Giải pháp kiến trúc 1. Giải pháp mặt bằng Các kích thước: 48,92m x 19m ( tính theo khoảng cách mép ngoài tường biên). Hệ thống 3 cầu thang máy được bố trí ở giữa nhà kết hợp với 2 cầu thang bộ được bố trí hai bên gần các khu căn hộ thuận tiện cho việc giao thông liên hệ từ thấp lên các tầng cao của nhà. Giao thông theo phương nằm ngang theo kiểu hành lang giữa, trong đó các căn hộ được bố trí ở hai bên hành lang, rất gần với các cầu thang máy và cầu thang bộ. Hệ thống giao thông tầng 1 rất linh hoạt ,có thể đi vào tòa nhà từ 3 hướng khác nhau. 2. Giải pháp mặt đứng Công trình gồm 13 tầng, 1 tầng hầm, 1 tầng mái và 1 tum cao 51,5m, hình dáng cân đối và có tính liên tục Tất cả các tầng đều có chiều cao 3,6m, trừ tầng 3 là tầng kĩ thuật có chiều cao 3,9m. Tầng mái : Sử dụng các lớp chống thấm chống nóng, và để chứa nước sinh hoạt dự trữ trong 4 bể dung tích 50m3 cho khu nhà. Mặt đứng công trình bố trí các với vách kính của các cửa sổ kết hợp với các lan can của lô gia tạo cho công trình một phong cách thiết kế hiện đại, phù hợp với cảnh quan kiến trúc chung. C. Giải pháp kết cấu. - Công trình được thiết kế theo kết cấu khung bê tông cốt thép đổ toàn khối. Các bước cột là 7,5m kết hợp với hệ lõi thang máy và các vách ở hai đầu nhà cùng tham gia chịu lực chính. - Chiều cao tầng điển hình là 3,6m. Giải pháp kết cấu sàn là sàn sườn toàn khối. - Tải trọng công trình lớn do vậy giải pháp móng công trình là móng cọc khoan nhồi, loại móng này để truyền tải trọng công trình xuống phía dưới nền đất tốt ,đảm bảo tính bền vững và ổn định của công trình. D. Thiết kế thông gió và chiếu sáng: - Do đặc diểm khí hậu miền Bắc Việt Nam là có bốn mùa, mùa hè nóng ẩm, mùa thu thoáng mát, mùa đông lạnh và mùa xuân ẩm ướt, việc thiết kế thông gió và chiếu sáng phải phù hợp đặc điểm khí hậu. Công trình có mặt bằng hình chữ nhật, diện tích chiếu sáng và thông gió lớn. Hệ thống cửa đi và cửa sổ bố trí hợp lý tạo luồng gió tự nhiên thông thoáng tất cả các phòng. Hệ thống các tường ngăn phòng bố trí thoáng tạo không gian mở đó gió và thông gió tự nhiên tốt. - Để đáp ứng nhu cầu tiện nghi cao của nhà ở, các căn hộ có thể bố trí điều hoà nhiệt độ và quạt thông gió. - Nhu cầu ánh sáng tự nhiên của công trình nhà ở là rất quan trọng. Các phòng ở có hệ thống cửa và vách kính bố trí hợp lý. Ngoài ra cần bố trí hệ thống chiếu sáng nhân tạo phục vụ cho các phòng ở và phòng làm việc. Các tầng hầm phục vụ mục đích để xe nên chỉ cần hệ thống chiếu sáng nhân tạo là đủ. E. Thiết kế hệ thống cấp nước, điện: - Nước cấp cho công trình được lấy từ hệ thống cấp nước thành phố trữ trong bể nước ngầm. Nhở hệ thống máy bơm, nước được bơm lên các bể chứa trên tầng mái vào các bể nước. Từ các bể trên cao này, các ống dẫn nước lấy nước phục vụ cho các căn hộ ở từng tầng. Các ống dẫn nước này được đặt trong hộ kỹ thuật bố trí trong các phòng vệ sinh của từng căn hộ và trong phòng vệ sinh của các tầng dịch vụ và văn phòng. - Các đường ống thoát nước cũng được dẫn từ các phòng vệ sinh xuống bể phốt và bể chứa nước thải ngầm dưới nên công trình. Các đường ống này cũng được đặt cùng hệ thống đường ống cấp nước trong các hộp kỹ thuật. - Hệ thống điện được lấy từ mạng lưới điện thành phố được đưa đến từng căn hộ ngầm trong các hộp kỹ thuật và chạy ngầm trong tường đến các vị trí ổ cắm cho các thiết bị điện. Đường cáp truyền hình, cáp điện thoại cũng được bố trí ngầm trong các hộp kỹ thuật này. - Điện và nước được đo chỉ số bằng công tơ cho từng hộ gia đình. Tuy nhiên nhà ở chung cư này còn có điểm bất tiện là khồn bố trí được hệ thống cung cấp gas đến từng hộ gia đình vì việc mua gas lẻ theo bình của từng căn hộ là khá bất tiện, không phù hợp với nhu cầu nhà ở cao cấp hiện nay. G. Thiết kế phòng cháy, chữa cháy: Công trình là nhà ở chung cư có mật độ dân cư cao nên yêu cầu về phòng cháy, chữa cháy và thoát hiểm là rất quan trọng. 1.Thiết kế phòng cháy: Hệ thống báo cháy tự động được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN5738-1995. Các đầu dò khói được lắp đặt ở các khu vực bán hàng (tầng 1 và tầng 2), phòng đặt môtơ thang máy (tầng mái), phòng máy biến thế, phòng phát điện, phòng máy bơm, phòng bảo vệ. Các đầu dò nhiệt được bố trí ở phòng biến thế và phòng phát điện. Các đầu dò này nối với hệ thống chuông báo động bố trí ở tất cả các tầng nhà. Ngoài ra các chuông báo động có cháy được đặt trong các hộp kính nhỏ có thể đập vỡ dễ dàng để báo cháy khi có người phát hiện hoả hoạn. 2.Thiết kế chữa cháy: Bao gồm hệ thống chữa cháy tự động là các đầu phun, tự động hoạt động khi các đầu dò khói, nhiệt báo hiệu. Hệ thống bình xịt chữa cháy được bố trí mỗi tầng ở gần khu vực cầu thang bộ. 3.Thoát hiểm: Máy phát điện được đặt dưới tầng hầm đảm bảo thang máy luôn hoạt động. thang bộ có bề rộng đàm bảo, các cửa mở vào thang bộ đều là loại cửa mở được từ cả hai phía. Hệ thống giao thông theo phương ngang dẫn đến hệ thống giao thông theo phương đứng có khoảng cách gần và lối đi rộng H. Kết luận: Công trình nhà ở chung cư cao tầng chất lượng cao là một công trình có kiến trúc được thiết kế có công năng phù hợp nhu cầu nhà ở của một đô thị mới đang phát triển. Đây sẽ là một công trình đẹp về kiến trúc, đa dạng về công năng và có tính an toàn cao. Với những đặc điểm kiến trúc của công trình, việc thiết kế kết cấu phải xem xét đến các yêu cầu về thẩm mỹ kiến trúc để công trình vừa đẹp, thuận tiện trong quá trình thi công cũng như sử dụng và phải đảm bảo tính kinh tế. Phần II Kết cấu (45%) Giáo viên hướng dẫn: ths. Hồ thị hiền Sinh viên thực hiện: Nghiêm Minh Thanh Khoa: xây dựng dân dụng & công nghiệp Lớp: 49XD5 MSSV: 0714.49 I. nhiệm vụ thiết kế: 1. Thiết kế thép sàn tầng điển hình. 2. Thiết kế thép cầu thang bộ trục 1-2. 3. Thiết kế thép khung trục 3. 4. Thiết kế thép móng khung trục 3. II. Bản vẽ kèm theo: - 01 bản vẽ mặt bằng kết cấu tầng điển hình + Kết cấu thang bộ trục 1-2(KC- 01). - 01 bản vẽ mặt bằng bố trí thép sàn tầng điển hình. (KC-02). - 02 bản vẽ kết cấu khung trục 3 (KC- 03; KC-04). - 01 bản vẽ kết cấu móng khung trục 3 (KC- 05). Giáo viên hướng dẫn A- 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. B- Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện,Tải trọng tác dụng. 1. Chọn vật liệu. a, Bê tông Bê tông cho đài, giằng, tường tầng hầm, cột, dầm, sàn, vách là bê tông thương phẩm. Bê tông B25 có: Rb=14,5 MPa = 145 daN/cm2 Rbt= 1,05 MPa = 10,5 daN/cm2 b, Cốt thép Cốt thép dọc loại AII Có : Rsc=Rs=2800 daN/cm2 , Rsw = 2250 daN/cm2 Cốt thép đai loại AI Có : Rsc=Rs=2250 daN/cm2 , Rsw = 1750 daN/cm2 2. Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện: - Vách : Chọn t = 30cm. - Sàn: Chọn chiều dày sàn theo sách “Sàn bê tông cốt thép”, tác giả Nguyễn Đình Cống, Lại Văn Thành: hmin = 5cm đối với mái; hmin = 6cm đối với sàn nhà dân dụng. Trị số D = 0,8-1,4 phụ thuộc vào tải trọng. =>Tải trọng nhỏ, ta chọn D =0,8. Trị số m chọn trong khoảng m = 30-35 với bản loại dầm; m = 40 – 45 với bản kê bốn cạnh, chọn m bé với bản đơn kê tự do, m lớn với bản liên tục. => Ta chọn m = 42. Sàn là sàn sườn toàn khối, hệ dầm phụ theo hai phương: Vậy chọn chiều dày của sàn là 12 cm. - Dầm: a) Dầm tầng điển hình: + Dầm chính: Chiều cao tiết diện lấy trong khoảng chiều dài nhịp: Ta có: . Chọn h = 70cm. Chiều rộng b=(0,3á0,5).h = 21á35cm. Chọn b = 30cm. Dầm chính và dầm bo có kích thước là: 30x70cm. + Dầm phụ: Chiều cao tiết diện lấy trong khoảng chiều dài nhịp: Ta có: . Chọn h = 45cm. Chiều rộng b=(0,3á0,5).h = 14á23cm. Chọn b = 22cm. Dầm phụ có kích thước là: 22x45cm. - Cột: + Tính cột G6 là cột có diện chịu tải lớn nhất Diện tích tiết diện cột sơ bộ chọn: F = Trong đó: N : Tổng lực dọc tại chân cột. N= .q q=1-1,6 T/m2, với nhà chung cư ta lấy q=1 T/m2 : tổng diện tích sàn truyền tải vào cột. hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen Rb: Cường độ chịu nén của bê tông . Rb=145 daN/cm2 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 ở nên lấy sơ bộ tải trọng 1 T/m2 sàn. Tổng lực dọc N truyền xuống từ các tầng trên lấy theo diện tích chịu tải S1-12= Diện tích cột cần thiết A = Vậy chọn kích thước cột 60x90cm. F= 5400cm2. Để thuận tiện trong quá trình thi công ta không đổi tiết diện cột. Tính toán tương tự, ta chọn cột biên kích thước 60x80cm và 2 cột ở trục 1-G,S kích thước 45x90cm. 2. Xác định tải trọng đứng tác dụng: a) Xác định tải trọng tác dụng lên sàn: - Xác định tải trọng lên tầng sàn điển hình + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp vữa dầy 3cm - Gạch ceramic dầy 1 cm - Trần thạch cao 2500.0,12=300 1800.0,03=54 2000.0,01=20 50 1,1 1,3 1,1 1,3 330 70,2 22 65 Tổng cộng 424 487,2 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn phòng căn hộ 150 1,3 195 p + q = 424+150 = 564 daN/m2 pt + qt = 487,2+195 =682,2 daN/m2 - Xác định tải trọng lên tầng sàn khu dịch vụ + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp vữa dầy 3cm - Gạch ceramic dầy 1 cm - Trần thạch cao 2500.0,12=300 1800.0,03=54 2000.0,01=20 50 1,1 1,3 1,1 1,3 330 70,2 22 65 Tổng cộng 424 487,2 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn cửa hàng 400 1,2 480 p + q = 424 + 400 = 824 daN/m2 pt + qt = 487,2 + 480 =967,2 daN/m2 - Xác định tải trọng lên tầng sàn phòng kỹ thuật + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp vữa dầy 3cm - Gạch ceramic dầy 1 cm - Trần thạch cao 2500.0,12=300 1800.0,03=54 2000.0,01=20 50 1,1 1,3 1,1 1,3 330 70,2 22 65 Tổng cộng 424 487,2 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn phòng kỹ thuật 300 1,2 360 p + q = 424 + 300 = 724 daN/m2 pt + qt = 487,2 + 360 =847,2 daN/m2 - Xác định tải trọng tác dụng lên sàn mái: + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp BT chống nóng dầy 10cm - Lớp BT chống thấm dầy trung bình 5cm - Gạch lá nem dày 1cm 2500.0,12=300 1800.0,1=180 2500.0,05=125 1800.0,01=18 1,1 1,3 1,1 1,1 330 234 137,5 19,8 Tổng cộng 623 721,3 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn mái (có sử dụng) 150 1,3 195 p + q = 623+150 = 773 daN/m2 pt + qt = 721,3 + 195 = 916,3 daN/m2 - Xác định tải trọng tác dụng lên tum: + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 15cm - Lớp BT chống nóng dầy 10cm - Lớp BT chống thấm dầy trung bình 5cm 2500.0,12=300 1800.0,1=180 2500.0,05=125 1,1 1,3 1,1 330 234 137,5 Tổng cộng 605 701,5 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn mái (không sử dụng) 75 1,3 97,5 p + q = 605+75 = 680 daN/m2 pt + qt = 701,5 + 97,5 = 799daN/m2 - Xác định tải trọng lên lôgia + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp vữa dầy 3cm - Gạch ceramic dầy 1 cm 2500.0,12=300 1800.0,03=54 2000.0,01=20 1,1 1,3 1,1 330 70,2 22 Tổng cộng 374 422,2 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn lô gia 200 1,2 240 p + q = 374 + 200 = 574 daN/m2 pt + qt = 422,2 + 240 =662,2 daN/m2 - Xác định tải trọng lên hành lang + Tĩnh tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng BTCT sàn dầy 12cm - Lớp vữa dầy 3cm - Gạch ceramic dầy 1 cm 2500.0,12=300 1800.0,03=54 2000.0,01=20 1,1 1,3 1,1 330 70,2 22 Tổng cộng 374 422,2 + Hoạt tải: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) Hoạt tải sàn hành lang 300 1,2 360 p + q = 374 + 300 = 674 daN/m2 pt + qt = 422,2+360 =782,2 daN/m2 b) Xác định tải trọng đơn vị: - Tường 220: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Tường gạch dày 220: - 2 lớp vữa trát dày 3cm: 1800.0,22=396 1800.0,03=54 1,1 1,3 435,6 70,2 Tổng cộng 450 506 - Tường 110: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Tường gạch dày 110: - 2 lớp vữa trát dày 3cm: 1800.0,11=198 1800.0,03=54 1,1 1,3 217,8 70,2 Tổng cộng 252 288 - Cửa kính: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Cửa kính dày 5mm 25 1,1 37,5 Tổng cộng 25 37,5 3. Xác định tải trọng gió tĩnh: Theo TCVN 2737-1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức: Trong đó: giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng phụ lục D và điều 6.4 hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5. hệ số khí động lấy theo bảng 6. Trong trường hợp của công trình này, có: - Do xây dựng ở Hà Nội, nên vùng áp lực gió là IIB, . - Hệ số k thay đổi theo độ cao , với với là cốt cao độ của sàn. - Do công trình có mặt đứng thẳng và đơn giản, nên lấy . Giá trị tính toán tải trọng gió được quy về phân bố đều tại mức sàn: Trong đó: giá trị tính toán của tải trọng gió hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1,2. chiều cao diện truyền tải gió. Bảng tính giá trị áp lực gió: (cốt tự nhiên là -0,75m.) Tầng Z (m) k W0 (daN/m2) Wnođ (daN/m2) Wnoh (daN/m2) Wođ (daN/m) Woh (daN/m) 1 0,75 0,8 95 60,80 45,60 131 98 2 4,35 0,854 95 64,90 48,68 280 175 2A 7,95 0,951 95 72,28 54,21 271 146 3 11,85 1,03 95 78,28 58,71 352 264 4 15,45 1,085 95 82,46 61,85 356 267 5 19,05 1,121 95 85,20 63,90 368 276 6 22,65 1,154 95 87,70 65,78 379 284 7 26,25 1,186 95 90,14 67,60 389 292 8 29,85 1,219 95 92,64 69,48 400 300 9 33,45 1,241 95 94,32 70,74 407 306 10 37,05 1,262 95 95,91 71,93 414 311 11 40,65 1,284 95 97,58 73,19 422 316 12 44,25 1,306 95 99,26 74,44 429 322 Mái 47,85 1,327 95 100,85 75,64 290 218 Tum 52,25 1,349 95 102,52 76,89 271 203 4. Tính tải trọng gió động: Giá trị giới hạn tần số dao động riêng đối với công trình BTCT(d=0,3) trong vùng áp lực gió II theo bảng 9-TCVN2737-1995 là 1,3Hz. Kết quả tính toán tần số dao động riêng của công trình bằng phần mềm ETABS 9.0: - Theo phương x có các tần số: Dạng dao động thứ nhất (mode 1) có . Dạng dao động thứ 2(mode 4) có - Theo phương y có các tần số: Dạng dao động thứ nhất(mode 2) có Dạng dao động thứ 2(mode 5) có Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ k của công trình ở độ cao z ứng với dạng dao động thứ i xác định theo công thức của TCVN 2737-1995: Trong đó: Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải trọng gió. khối lượng phần công trình mà trọng tâm có độ cao z hệ số động lực, xác định theo mục 6.13.2 TCVN 2737-1995, phụ thuộc thông số và độ giảm lôga của dao động chuyển vị ngang của công trình ở độ cao z ứng với dạng dao động riêng thứ nhất. hệ số có được bằng cách chia công trình thành r phần, trong phạm vi mỗi phần, tải trọng gió không đổi. Trong đó: khối lượng phần thứ k của công trình. chuyển vị ngang của trọng tâm phần thứ k ứng với dạng dao động riêng thứ nhất. Thành phần động phân bố đều của tải trọng gió ở phần thứ k của công trình, xác định bằng công thức: Trong đó: giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao tính toán. hệ số áp lực động của tải trọng gió ở độ cao z lấy theo bảng 8, TCVN 2737- 1995 hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió xác định theo bảng 10, TCVN 2737-1995, phụ thuộc các tham số và , các tham số này xác định theo bảng 11, TCVN 2737-1995. ứng với công trình này, có: - Với mặt phẳng tọa độ song song với bề mặt tính toán zoy, có: , nội suy ta được . - Với mặt phẳng tọa độ song song với bề mặt tính toán zox, có: , nội suy ta được Giá trị tính toán thành phần động của tải trọng gió tác động lên phần thứ k của công trình ở độ cao z ứng với dạng dao động thứ i xác định theo công thức: Trong đó: Giá trị tính toán của thành phần động tải trọng gió. Giá trị tiêu chuẩn của thành phần động tải trọng gió. hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1,2. Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: *. Giá trị theo phương x: Tầng Z (m) zk uk Wođ (daN/m) Woh (daN/m) Wpđ (daN/m) Wph (daN/m) 1 0,75 0,517 0,641 131 98 44 33 2 4,35 0,517 0,641 280 175 93 58 3 7,95 0,499 0,641 271 146 87 47 4 11,85 0,482 0,641 352 264 109 82 5 15,45 0,470 0,641 356 267 107 81 6 19,05 0,460 0,641 368 276 108 81 7 22,65 0,453 0,641 379 284 110 83 8 26,25 0,448 0,641 389 292 112 84 9 29,85 0,443 0,641 400 300 114 85 10 33,45 0,438 0,641 407 306 114 86 11 37,05 0,433 0,641 414 311 115 86 12 40,65 0,429 0,641 422 316 116 87 13 44,25 0,426 0,641 429 322 117 88 Mái 47,85 0,423 0,641 290 218 79 59 Tum 52,25 0,420 0,641 271 203 73 55 *. Giá trị theo phương y: Tầng Z (m) zk uk Wođ (daN/m) Woh (daN/m) Wpđ (daN/m) Wph (daN/m) 1 0,75 0,517 0,718 131 98 53 40 2 4,35 0,517 0,718 280 175 113 71 3 7,95 0,499 0,718 271 146 106 57 4 11,85 0,482 0,718 352 264 132 99 5 15,45 0,470 0,718 356 267 131 98 6 19,05 0,460 0,718 368 276 132 99 7 22,65 0,453 0,718 379 284 134 101 8 26,25 0,448 0,718 389 292 136 102 9 29,85 0,443 0,718 400 300 139 104 10 33,45 0,438 0,718 407 306 139 105 11 37,05 0,433 0,718 414 311 140 105 12 40,65 0,429 0,718 422 316 141 106 13 44,25 0,426 0,718 429 322 143 107 Mái 47,85 0,423 0,718 290 218 96 72 Tum 52,25 0,420 0,718 271 203 89 67 *. Giá trị theo phương x ứng với dao động mode 1: Tầng Z (m) Mk (t) y (m) ek xk yđ (1/m2) yh (1/m2) Wpđ (T/m) Wph (T/m) 1 0,75 1713 0 0,040 1,5 0,003 0,002 0,000 0,000 2 4,35 1146 0,0014 0,040 1,5 0,003 0,002 0,006 0,005 2A 7,95 1176 0,0045 0,040 1,5 0,003 0,002 0,021 0,015 3 11,85 1190 0,0089 0,040 1,5 0,003 0,002 0,041 0,030 4 15,45 1181 0,0145 0,040 1,5 0,003 0,002 0,067 0,049 5 19,05 1181 0,02 0,040 1,5 0,003 0,002 0,092 0,067 6 22,65 1181 0,0255 0,040 1,5 0,003 0,002 0,117 0,086 7 26,25 1181 0,0308 0,040 1,5 0,003 0,002 0,142 0,104 8 29,85 1181 0,0358 0,040 1,5 0,003 0,002 0,165 0,121 9 33,45 1181 0,0405 0,040 1,5 0,003 0,002 0,187 0,136 10 37,05 1181 0,0466 0,040 1,5 0,003 0,002 0,215 0,157 11 40,65 1181 0,0483 0,040 1,5 0,003 0,002 0,223 0,163 12 44,25 1182 0,0515 0,040 1,5 0,003 0,002 0,237 0,174 Mái 47,85 840 0,0542 0,040 1,5 0,003 0,002 0,178 0,130 Tum 52,25 189 0,0536 0,040 1,5 0,003 0,002 0,040 0,029 *. Giá trị theo phương y ứng với dao động mode 2: Tầng Z (m) Mk (t) y (m) ek xk yđ (1/m2) yh (1/m2) Wpđ (T/m) Wph (T/m) 1 0,75 1713 0 0,040 1,5 0,005 0,004 0,000 0,000 2 4,35 1146 0,0006 0,040 1,5 0,005 0,004 0,005 0,004 3 7,95 1176 0,002 0,040 1,5 0,005 0,004 0,017 0,012 4 11,85 1190 0,004 0,040 1,5 0,005 0,004 0,034 0,025 5 15,45 1181 0,0064 0,040 1,5 0,005 0,004 0,053 0,040 6 19,05 1181 0,0091 0,040 1,5 0,005 0,004 0,076 0,056 7 22,65 1181 0,0119 0,040 1,5 0,005 0,004 0,099 0,074 8 26,25 1181 0,0149 0,040 1,5 0,005 0,004 0,124 0,092 9 29,85 1181 0,0179 0,040 1,5 0,005 0,004 0,149 0,111 10 33,45 1181 0,0209 0,040 1,5 0,005 0,004 0,174 0,130 11 37,05 1181 0,0238 0,040 1,5 0,005 0,004 0,198 0,148 12 40,65 1181 0,0267 0,040 1,5 0,005 0,004 0,222 0,166 13 44,25 1182 0,0294 0,040 1,5 0,005 0,004 0,245 0,183 Mái 47,85 840 0,0323 0,040 1,5 0,005 0,004 0,191 0,142 Tum 52,25 189 0,0567 0,040 1,5 0,005 0,004 0,076 0,056 5. Tính tổng tải trọng gió tác động lên công trình: Tải trọng gió tổng cộng tính theo công thức: Wtt = Wtt + Wp Giá trị tổng tải trọng gió tính toán theo phương x: Tầng Z (m) Wđt (daN/m) Wht (daN/m) Wpđ (daN/m) Wph (daN/m) Wđtt (daN/m) Whtt (daN/m) 1 0,75 131 98 0 0 131 98 2 4,35 280 175 6 5 287 180 3 7,95 271 146 21 15 292 161 4 11,85 352 264 41 30 394 294 5 15,45 356 267 67 49 423 316 6 19,05 368 276 92 67 460 343 7 22,65 379 284 117 86 496 370 8 26,25 389 292 142 104 531 396 9 29,85 400 300 165 121 565 421 10 33,45 407 306 187 136 594 442 11 37,05 414 311 215 157 629 468 12 40,65 422 316 223 163 644 479 13 44,25 429 322 237 174 666 495 Mái 47,85 290 218 178 130 468 348 Tum 52,25 271 203 40 29 310 232 Giá trị tổng tải trọng gió tính toán theo phương y: Tầng Z (m) Wđt (daN/m) Wht (daN/m) Wpđ (daN/m) Wph (daN/m) Wđtt (daN/m) Whtt (daN/m) 1 0,75 131 98 0 0 131 98 2 4,35 280 175 5 4 285 179 3 7,95 271 146 17 12 288 159 4 11,85 352 264 34 25 386 289 5 15,45 356 267 53 40 410 307 6 19,05 368 276 76 56 444 332 7 22,65 379 284 99 74 478 358 8 26,25 389 292 124 92 513 384 9 29,85 400 300 149 111 549 411 10 33,45 407 306 174 130 581 435 11 37,05 414 311 198 148 613 458 12 40,65 422 316 222 166 644 482 13 44,25 429 322 245 183 674 504 Mái 47,85 290 218 191 142 482 360 Tum 52,25 271 203 76 56 346 259 C - Tính thép sàn tầng điển hình 1. Tính ô sàn 1: Ta có: =>Bản kê 4 cạnh. Tính toán theo sơ đồ đàn hồi. Ta có: (q1, q2,q tính trên dải bản b=1m). Tra bảng phụ lục 6 theo sơ đồ IIIa (sách “Sàn sườn bê tông toàn khối” – GS Nguyễn Đình Cống-2006) các hệ số: Cắt theo mỗi phương một dải bản rộng 1m để tính thép. Tính bản như một dầm liên tục có tiết diện chữ nhật bxh=100x12cm. Chọn a0 =1,5cm; => h0 = 12-1,5=10,5cm. - Momen dương: M1 = 450daNm. Ta có: => Để tránh hiện tượng thép bị xê dịch, biến dạng trong quá trình thi công và với công trình cao tầng, chọn thép f10 gai làm thép bố trí sàn, chọn f10a200 có Hàm lượng cốt thép: - Momen âm: MB1 = 795,92daNm. Ta có: => Chọn f10a200 có Hàm lượng cốt thép: Ta bố trí thép tương tự cho phương còn lại. 2. Tính ô sàn 2: Ta có: =>Bản kê 4 cạnh. Tính toán theo sơ đồ đàn hồi. (q1, q2,q tính trên dải bản b=1m). Tra bảng phụ lục 6 theo sơ đồ IV (sách “Sàn sườn bê tông toàn khối” – GS Nguyễn Đình Cống) các hệ số: Cắt theo mỗi phương một dải bản rộng 1m để tính thép. Tính bản như một dầm liên tục có tiết diện chữ nhật bxh=100x12cm. Chọn a0 =1,5cm; => h0 = 12-1,5=10,5cm. - Momen dương: M1 = 184,32daNm., M2 = 80,14daNm, nhỏ hơn nhiều so với ô bản 1. Ta bố trí thép f10a200 như ô bản 1 là đủ khả năng chịu lực. - Momen âm: MA1 = MB1 = 411,38daNm, MA2 =MB2 = 177,2daNm, nhỏ hơn so với ô bản số 1. Ta bố trí thép f10a200 như ô bản 1 là đủ khả năng chịu lực. 3. Tính ô sàn 3: Ta có: =>Bản loại dầm. Cắt dải bản có bề rộng 1m song song với phương cạnh ngắn, coi như một dầm để tính toán. Tải trọng tác dụng lên dải bản có bề rộng 1m (ô sàn hành lang): Tính toán cốt thép: - Momen âm: : M1 = 375,5daNm. - Momen dương: M2 = 188daNm. Ta thấy cả momen âm và momen dương của ô bản số 3 đều nhỏ hơn nhiều so với ô bản số 1, ta bố trí thép như ô bản số 1. Kết luận: - Vậy thép sàn tầng điển hình ta bố trí thép lớp dưới chịu momen dương f10a200 theo cả 2 phương. - Bố trí thép chịu momen âm (thép mũ) f10a200 dọc theo các dầm. - Thép cấu tạo CT ở trên, đặt vuông góc với thép mũ lấy f8a250. - Chi tiết xem bản vẽ KC-02. D - Tính cầu thang tầng điển hình 1. Sơ đồ tính cầu thang: 1.1. Cấu tạo cầu thang: - Ta chọn thang nằm giữa trục 1-2, trục S-G, tầng 4 lên tầng 5 (từ cốt +11,10 đến cốt +14,70). - Cầu thang 2 vế, mỗi vế gồm 12 bậc nằm trên bản thang (11 bậc xây gạch) , cao 150mm, rộng 270mm. - Cầu thang không có cốn thang, bản thang gác lên hai dầm chiếu nghỉ và chiếu tới. - Dầm chiếu nghỉ và bản chiếu nghỉ tựa lên 2 tường dày 220mm. - Dầm chiếu tới cùng cốt với các dầm sàn các tầng. 1.2. Vật liệu sử dụng: - Bê tông B25 có: Rb=14,5 MPa = 145 daN/cm2 Rbt= 1,05 MPa = 10,5 daN/cm2 - Cốt thép: Cốt thép dọc loại AII Có : Rsc=Rs=2800 daN/cm2 , Rsw = 2250 daN/cm2 Cốt thép đai loại AI Có : Rsc=Rs=2250 daN/cm2 , Rsw = 1750 daN/cm2 1.3. Sơ bộ chọn: - Bản thang dày 120mm. - Bản chiếu nghỉ dày 120mm. - Dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới: 220x300mm. 2. Tính cốt thép bản thang: 2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên bản thang: Góc nghiêng của bản thang: Chiều dài bản thang: Xác định tổng tải trọng phân bố theo phương vuông góc với bản thang: - Trọng lượng bản dầy 120cm: - Trọng lượng gạch xây bậc: - Trọng lượng lớp vữa dầy 3cm (kể cả vữa trát và lát): - Trọng lượng đá lát dầy 1,5cm: - Hoạt tải cầu thang: Bảng tổng hợp tải trọng: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng bản dầy 12cm 261 1,1 287,1 - Gạch xây bậc 102,3 1,1 112,53 - Lớp vữa dầy 3cm 46,98 1,3 61,07 - Đá lát dầy 1,5cm 33,93 1,1 37,32 - Hoạt tải 261 1,2 313,2 Tổng cộng 705,21 811,23 2.2. Tính toán cốt thép cho bản thang: Bản thang không có cốn thang, ta coi bản thang như một dầm đơn giản có tiết diện 120x1320 mm kê lên hai dầm chiếu nghỉ và chiếu tới. Do độ cứng chống xoắn của dầm chiều tới(300x200) và chiếu nghỉ (300x220) không đủ lớn đên cản chuyển vị xoay của bản, quan niệm bản kê lên dầm chiều tới, chiếu nghỉ và tường. Chiều dài bản thang: l=3,41m. Sơ đồ tính toán: Tải trọng phân bố đều theo phương vuông góc với trục: q=811,23.1,32=1070,8 daN/m Mômen max ở giữa nhịp: Chọn lớp bảo vệ cốt thép: a = 1,5cm h0 = h-a=12-1,5 = 10,5cm Ta có: => Chọn thép: f10 a150 có diện tích tiết diện là:5,53 (cm2)>5,5(cm2). Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Ta bố trí các thép mũ để chịu các momen âm ở 2 bên mép thang dùng f10 a200. Chiều dài đoạn từ mút mét mũ đến mép tường là : . Chọn 30cm. Ngoài ra cần bố trí cốt mũ chịu các momen âm ở chỗ sàn gác trên dầm chiếu nghỉ và chiếu tới. Chọn thép f10 a200, chiều dài mút thép mũ đến mép dầm là : . Chọn 90cm. Ngoài ra còn cốt cấu tạo buộc với cốt mũ để giữ ổn định cho cốt mũ,chọn f8a250. 2.3. Kiểm tra khả năng chịu cắt: Điều kiện cường độ: Q≤ k1.Rbt.b.h0 Có: Q = k1.Rbt.b.h0 = 0,8.10,5.132.10,5 = 11642 daN>Q => bê tông đủ khả năng chịu cắt. 3. Tính cốt thép bản chiếu nghỉ: 3.1. Xác định tải trọng tác dụng lên bản chiếu tới: Xác định tổng tải trọng phân bố trên bản chiếu tới: - Trọng lượng bản dầy 12cm: - Trọng lượng lớp vữa dầy 3cm: - Trọng lượng đá lát dầy 1,5cm: - Hoạt tải cầu thang: Bảng tổng hợp tải trọng: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) n Giá trị tính toán (daN/m2) - Trọng lượng bản dầy 10cm 300 1,1 330 - Lớp vữa dầy 3cm 54 1,3 70,2 - Đá lát dầy 1,5cm 39 1,1 42,9 - Hoạt tải 300 1,2 360 Tổng cộng 693 803,2 3.2. Xác định nội lực của bản chiếu tới: - Kích thước tính toán ô bản: l1 = 1130 mm l2 = 2400 mm Xét tỉ số giữa 2 cạnh của bản: => bản loại dầm. Cắt 1 dải rộng 1m theo phương làm việc của bản. Ta coi dải bản có chiều rộng 1m là 1 dầm đơn giản kê lên 2 gối tựa dầm chiếu nghỉ. Có nhịp tính toán là 113cm chịu tải trọng phân bố đều theo phương vuông góc với trục Giá trị Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Giá trị lực cắt lớn nhất tại gối: 3.3. Tính cốt thép dọc: Tính theo sơ đồ khớp dẻo Chọn Ta có: => Chọn thép f10a200 có Hàm lượng cốt thép: Cốt thép đặt theo phương còn lại cũng chọn f10a200 Ta bố trí các thép mũ để chịu các Mômen âm không kể đến trong tính toán: Chọn thép f10a200 có , chiều dài đoạn từ mút thép mũ đến mép dầm là: . Chọn 30cm. Ngoài ra, còn cốt cấu tạo buộc với cốt mũ để giữ ổn định cho cốt mũ, chọn f8a350. 4. Tính cốt thép dầm chiếu nghỉ: * Tính dầm DN1: là kết cấu chính đỡ bản thang, sơ đồ kết cấu của dầm là dầm đơn giản 2 đầu khớp, chịu tải trọng phân bố đều. - Sơ bộ chọn kích thước 220x300mm; Ltt = 2400+220 = 2620mm 4.1. Xác định tải trọng: - Trọng lượng bản thân dầm: - Trọng lượng lớp trát dày 2cm: - Tải trọng do sàn chiếu nghỉ truyền vào: - Tải trọng do bản thang truyền vào: Bảng tổng hợp tải trọng: Thành phần tải trọng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m) n Giá trị tính toán (daN/m) - Trọng lượng bản thân dầm 165 1,1 181,5 - Lớp vữa trát dày 2cm 24,3 1,3 31,59 - Tải trọng do sàn chiếu nghỉ truyền vào 422,68 1 422,68 - Tải trọng do bản thang truyền vào 1590 1 1590 Tổng cộng 4458 2227 - Nội lực: Giá trị Mômen lớn nhất tại giữa nhịp: Giá trị lực cắt lớn nhất tại gối: 4.2. Tính toán cốt thép dầm chiếu nghỉ: - Cốt thép chịu momen dương: Chọn Ta có: => Chọn 2f16 có Hàm lượng cốt thép: - Cốt thép chịu momen âm lấy theo cấu tạo đặt 2 thanh 2f14 có - Tính cốt đai: Điều kiện: => không phải tính cốt đai. trong đoạn gần gối tựa. Chiều dài dấm chiếu nghỉ ngắn nên ta bố trí cốt đai f8a150 hết chiều dài dầm. E - tính toán, tổ hợp nội lực, Tính cốt thép khung trục 3 I- Tính toán, tổ hợp nội lực: - Tính toán nội lực: Sử dụng phần mềm ETABS 9.0 để tính nội lực khung trục 3 với các tải trọng đã tính toán ở chương trước. Sử dụng mô hình khung không gian chạy ra nội lực, xuất kết quả nội lực khung trục 3 để tiến hành tổ hợp rồi tính toán. - Tổ hợp nội lực: Tổ hợp nội lực với cá tổ hợp sau (theo TCVN 2737-1995): + THCB1 = TT + 1HT. + THCB2 = TT + 0,9 ồHT. Kết quả tổ hợp nội lực được trình bày trong các bảng ở phụ lục I và phụ lục II phần phụ lục tính toán. II- Tính cốt thép khung trục 3: Vật liệu sử dụng: - Bê tông B25 có: Rb=14,5 MPa = 145 daN/cm2 Rbt= 1,05 MPa = 10,5 daN/cm2 - Cốt thép: + Cốt thép dọc loại AII Có : Rsc=R=2800 daN/cm2 , Rsw = 2250 daN/cm2 + Cốt thép đai loại AI Có : Rsc=R=2250 daN/cm2 , Rsw = 1750 daN/cm2 1. Tính cốt thép dầm: Ta tiến hành tính toán cốt thép ví dụ cho dầm tầng hầm, các dầm tầng trên được tính toán tương tự bằng cách lập bảng excel. 1.1. Tính toán diện tích cốt thép a. Tính dầm B48 – STORY1: Kích thước tiết diện dầm 30x70cm. Giá trị Mômen và lực cắt tính toán: Tiết diện 1: M1 = -25,094 (T.m); Tiết diện 2: M2 = -16,436 (T.m); Tiết diện 3: M2 = -24,587 (T.m); Gối tựa: Qmax = 16,396 (T); Giữa dầm: Qmax = 5,389 (T); * Tính tiết diện 1: Chọn a = 5cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. - Tính với M1 = -25,098 (T.m) Ta có : với => => *. Tính tiết diện 2: -Tính với M2 = 16,436 (T.m). Tiết diện chịu momen dương, cánh trong vùng nén. Tính theo tiết diện chữ T với hf = 12cm. Chọn a = 3cm; chiều cao làm việc ho = 70-3 = 67 cm. Lấy sc = 6.hf = 6.12 = 72 cm < . bf = b + 2.sc = 30+2.72=174 cm Mf = Rb.bf.hf.(h0 – 0,5.hf)=145.174.12.(67-0,5.12)=18468360 daN.cm = 184,68 (T.m) Ta thấy M2< Mf. Trục trung hòa qua cánh. Tính toán theo tiết diện chữ nhật bf x h. => *. Tính tiết diện 3: - Tính với M1 = -24,587 (T.m) Chọn a = 5cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. Ta có : => *. Tính cốt đai: với Q=16,396 (T). Điều kiện tính toán: Qbo = 0,5.jb4.(1+j).Rbt.b.h0 = 0,5.1,5.10,5.30.66,5= 15710daN = 15,71 (T) => Q> Qbo . Phải tính cốt đai. Chọn cốt đai 2 nhánh f8. Ta có khoảng cách giữa các cốt đai gần gối tựa: s = min(h/3 = 23,33cm; 50cm; smax; stt) Để đơn giản cho tính toán ta chọn trước khoảng cách giữa các cốt đai rồi kiểm tra. Chọn s = 200mm. Ta có: Qu = Qb + Qsw. Qsw = qsw.c=88.c Qumin khi Khi đó ở đoạn giữa dầm lực cắt nhỏ, bê tông đủ khả năng chịu cắt: stt = 200mm > smax = 121mm . Vậy cốt đai chọn f8a100 trong đoạn gần gối tựa và f8a300 trong đoạn giữa nhịp. * Tính toán cốt đai dày: ở giữa dầm chính B48, có dầm phụ gác lên, ta tiến hành tính toán cốt treo (cốt đai dày) ở vị trí này. Tổng diện tích cốt thép treo là: Với P1 = P + G1. P: hoạt tải tập trung từ dầm sàn truyền vào: P = p2.l2/2 = 480.7,5.7,45/2 = 13410 daN G1: Tĩnh tải tập trung từ dầm sàn truyền vào: G1= 2500.0,12.7,5.7,45.1,1/2 = 9219 daN Dùng đai f8 hai nhánh, thì số lượng đai cần thiết là: đai Đặt mỗi bên mép dầm phụ 5 đai, trong đoạn . khoảng cách giữa các đai là 25/4=6,25cm. Chọn 6 cm. b. Tính dầm B49 – STORY 1: Giá trị Mômen và lực cắt tính toán: Tiết diện 1: M1 = -6,109 (T.m); M’1 = 1,816 (T.m); Tiết diện 2: M2 = 0,719 (T.m); Tiết diện 3: M3 = -8,031 (T.m); M’3 = 0,462 (T.m); Gối tựa: Qmax = 7,109 (T); Giữa dầm: Qmax = 2,8 (T); *. Tính tiết diện 1: - Tính với M1 = -6,109 (T.m) Chọn a = 5cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. Ta có : => - Tính với M’1 =1,816 (T.m) Chọn a = 3cm; chiều cao làm việc ho = 70-3 = 67 cm. => *. Tính tiết diện 2: -Tính với M2 = 0,719 (T.m). Momen ở tiết diện này quá bé, ta đặt thép theo cấu tạo *. Tính tiết diện 3: - Tính với M3 = -8,031 (T.m) Chọn a = 5cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. Ta có : => - Tính với M’3 = 0,462 (T.m); Momen ở tiết diện này quá bé, ta đặt thép theo cấu tạo *. Tính cốt đai: với Q=7,109 (T). Điều kiện tính toán: Qbo = 0,5.jb4.(1+j).Rbt.b.h0 = 0,5.1,5.10,5.30.66,5= 15710daN = 15,71 (T) => Q< Qbo . Không phải tính cốt đai. Ta bố chí cốt đai theo cấu tạo. Chọn cốt đai 2 nhánh f8. Ta có khoảng cách giữa các cốt đai gần gối tựa: s = min(h/3 = 23,33cm; 50cm; smax) Vậy cốt đai chọn f8a150 trong đoạn gần gối tựa và f8a300 trong đoạn giữa nhịp. c. Tính dầm B50 – STORY 1: Giá trị Mômen và lực cắt tính toán: Tiết diện 1: M1 = -33,377 (T.m); Tiết diện 2: M2 = 25,567 (T.m); Tiết diện 3: M3 = -36,197 (T.m); Gối tựa: Qmax = 22,160 (T); Giữa dầm: Qmax = 10,48 (T); *. Tính tiết diện 1: Kích thước tiết diện dầm 30x70cm. Chọn a = 5 cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. - Tính với M1 = -33,377 (T.m) Ta có : => *. Tính tiết diện 2: Kích thước tiết diện dầm 30x70cm. Lớp bảo vệ a = 3 cm; chiều cao làm việc ho = 70-3 = 67 cm. -Tính với M2 = 25,567 (T.m). Tiết diện chịu momen dương, cánh trong vùng nén. Tính theo tiết diện chữ T với hf = 12cm. Lấy sc = 6.hf = 6.12 = 72 cm < . bf = b + 2.sc = 30+2.72=174 cm Mf = Rb.bf.hf.(h0 – 0,5.hf)=145.174.12.(67-0,5.12)=18468360 daN.cm = 184,68 (T.m) Ta thấy M2< Mf. Trục trung hòa qua cánh. Tính toán theo tiết diện chữ nhật bf x h. => *. Tính tiết diện 3: Kích thước tiết diện dầm 30x70cm. Lớp bảo vệ a = 5 cm; chiều cao làm việc ho = 70-5 = 65 cm. - Tính với M1 = -36,197 (T.m) Ta có : => *. Tính cốt đai: với Q=22,16 (T) ở đoạn gần gối tựa, Q = 10,487 (T) với đoạn ở giữa . Điều kiện tính toán: Qbo = 0,5.jb4.(1+j).Rbt.b.h0 = 0,5.1,5.10,5.30.65= 15356daN = 15,356 (T) => Q> Qbo . Phải tính cốt đai. Chọn cốt đai 2 nhánh f8. Ta có khoảng cách giữa các cốt đai gần gối tựa: s = min(h/3 = 23,33cm; 50cm; smax; stt) Để đơn giản cho tính toán ta chọn trước khoảng cách giữa các cốt đai rồi kiểm tra. Chọn s = 200mm. Ta có: Qu = Qb + Qsw. Qsw = qsw.c=88.c Qumin khi Khi đó ở đoạn giữa dầm lực cắt nhỏ, bê tông đủ khả năng chịu cắt: stt = 200mm > smax = 127mm . Vậy cốt đai chọn f8a100 trong đoạn gần gối tựa và f8a300 trong đoạn giữa nhịp. * Tính cốt đai dày: ở giữa dầm chính B50, có dầm phụ gác lên, ta tiến hành tính toán cốt treo (cốt đai dày) ở vị trí này. Tổng diện tích cốt thép treo là: Với P1 = P + G1. P: hoạt tải tập trung từ dầm sàn truyền vào: P = p2.l2/2 = 480.7,5.7,45/2 = 13410 daN G1: Tĩnh tải tập trung từ dầm sàn truyền vào: G1= 2500.0,12.7,5.7,45.1,1/2 = 9219 daN Dùng đai f8 hai nhánh, thì số lượng đai cần thiết là: đai Đặt mỗi bên mép dầm phụ 5 đai, trong đoạn . khoảng cách giữa các đai là 25/4=6,25cm. Chọn 6 cm. Tính toán tương tự ta được diện tích thép của các dầm trong khung trục 3 như sau: (xem chi tiết tính toán – phụ lục V) 1.2. Bố trí cốt thép dầm. - Căn cứ vào sơ đồ về diện tích thép dầm khung trục 3, để đơn giản ta bố trí thép các tầng gần nhau cùng số lượng thép. Chọn diện tích thép lớn nhất của các tầng để bố trí chung cho các tầng. Cụ thể: + Bố trí thép cho dầm tầng 1. + Bố trí thép cho dầm từ tầng 2-5. + Bố trí thép cho dầm từ tầng 6-9. + Bố trí thép cho dầm từ tầng 10-14. (Dầm tầng 14 có thể có số hiệu thép khác do cấu tạo khác các tầng 10-13). - Căn cứ diện tích thép. Ta có sơ đồ khai triển thép từng tầng như sau: + Dầm tầng 1: + Dầm tầng 2-5: + Dầm tầng 6-9: + Dầm tầng 10-14: * Hàm lượng cốt thép: Tiết điệm dầm 30x70cm. + Vị trí bố trí thép lớn nhất (chỉ xét thép ở vị trí chịu momen dương hoặc âm) 6f28: có As = 36,95 cm2. + Vị trí bố trí thép bé nhất (chỉ xét thép ở vị trí chịu momen dương hoặc âm): 2f25: có As = 9,82 cm2. * Chi tiết xem bản vẽ KC-03; KC-04 2.Tính cốt thép cột. 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 2.1.Tính thép cột C25-STORY1: 2.1.1.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) C25-STORY1 I - I 1 Mxmax 8,24 0,81 854,52 2 Mymax 4,28 4,15 820,39 3 Nmax 5,37 0,85 993,96 4 |Mxmin| 15,73 0,05 934,04 5 |Mymin| 2,69 4,76 822,07 II - II 1 Mxmax 17,97 0,47 989,21 2 Mymax 11,74 0,83 817,32 3 Nmax 17,97 0,47 989,21 4 |Mxmin| 11,41 0,29 815,64 5 |Mymin| 11,41 0,29 815,64 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 = 993,96 T, Mxtư = 5,37 T.m, Mytư = 0,85 T.m Ta có:Cường độ bê tông mác B25 có Rs = 14,5 Mpa. Cường độ của thép nhóm AII: Rs = Rsc = 280 Mpa. Từ cường độ tính toán của bê tông và cốt thép, ta tính ra được xR = 0,418. Kích thước tiết diện Cx = 0,9 m; Cy = 0,6 m. (Phương x là phương cạnh dài) Chiều cao tầng H = 3,2 m. Chuẩn bị số liệu: l0x = l0y = 0,7.H = 2,24 m. lx = . Với ly = . Với l = max(lx, ly) = 12,9. Vì l = 12,9 < 28 lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc h = 1. Vậy Mx1 = hMx = 5,73 Tm; My1 = hMy = 0,85 Tm Ta lại có: . Tính theo phương X. Vậy h = Cx = 0,9 m, b = CY = 0,6 m. Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt chủ đến mép tiết diện là a = 0,05 m h0 = h – a = 0,9 - 0,05 = 0,85 m; Z = h – 2a = 0,9 – 2.0,05 = 0,8 m. M1 = Mx1 = 5,37 Tm; M2 = My1 = 0,85 Tm. Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax = max(h/25 = 0,036; 0,02 với h > 0,25m) = 0,036m. eay = max(b/25 = 0,024; 0,02 với b > 0,25m) = 0,024m. Độ lệch tâm: ea = eax + 0,2eay = 0,036 + 0,2.0,024 = 0,041 m x1 = > h0 = 0,85m. m0 = 0,4 Mô men tính đổi về lệch tâm phẳng là: M = M1 + m0M2 = 5,73 + 0,4.0,85. = 6,24 Tm. e1 = . Với kết cấu siêu tĩnh ta có e0 = max(ea, e1) = 0,041 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: As = 52,77 cm2 Cặp 2: Fa = 44,01 cm2 Cặp 4: Fa = 85,13 cm2 Cặp 5: Fa = 44,71 cm2 Vậy diện tích thép lớn nhất cho tiết diện I – I là: Fa = 109 cm2 2.1.2. Tương tự tính toán cho tiết diện II – II: Ta được kết quả sau: Cặp 1: Fa = 107,57 cm2 Cặp 2: Fa = 95,69 cm2 Cặp 3: Fa =107,57 cm2 Cặp 4: Fa = 36,95 cm2 Cặp 5: Fa = 36,95 cm2 Vậy diện tích thép lớn nhất cho tiết diện II – II là: Fa = 107,57 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 C25-STORY1 là: Fa = 109 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: 2.2. Bố trí cốt thép: 2.2.1. Chọn thép dọc chịu lực: + Tiết diện 2 cột biên là: 80x60cm, 2 cột giữa là: 90x60cm + Cột giữa : 4 tầng dưới cùng (từ tầng hầm đến tầng 3) chọn 24f25 có Fa = 117,84cm2 Hàm lượng cốt thép: + Cho cột giữa: m = + Các tầng trên còn lại (từ tầng 3 đến 14) đặt cấu tạo: Chọn hàm lượng thép m = 1,6%. => As = 1,6%.60.90 = 86,4 cm2. Chọn 24f22 có Fa = 91,2cm2 > 86,4 cm2 + Cột biên: Chọn 20f22 có Fa = 76cm2 > 72,31 cm2 là diện tích thép lớn nhất tính ra ở cột C19.Hàm lượng cốt thép: m = Ta bố trí thép 2 cột biên như giống nhau. Bố trí 20f22 từ tầng dưới hầm lên trên mái. 2.2.2. Chọn cốt đai: Cốt đai đặt theo cấu tạo : + Đường kính thép đai lớn hơn 1/4 đường kính cốt dọc = 7 mm và phải 5 mm. Vậy ta chọn thép đai f8. + Trong đoạn nối thép ta bố trí cốt đai f8a100, các vị trí còn lại bố trí f8a200. - Chi tiết thép cột xem bản vẽ KC – 03 ; KC-04. G- thiết kế phần ngầm I. Chỉ tiêu cơ lý của nền đất, phân tích lựa chọn phương án móng: 1. Chỉ tiêu cơ lý của nên đất: Nền đất trong phạm vi hố khoan gồm 6 lớp trình bày ở bảng sau, có độ sâu z tính từ cốt 0.00m. Lớp Tên lớp đất z H g c j E N (m) (m) (T/m3) (daN/cm2) (°) (daN/cm2) 1 Sét pha cát dẻo chảy -2,00 2 2 0.10 10 40 3 2 Cát mịn dẻo mềm -9,50 7,50 1.78 0 28 100 13 3 Sét pha cát chặt vừa -15,00 5,50 1.80 0.15 18 60 10 4 Cát (mịn, hạt trung) chặt vừa -27,00 12.00 1.78 0 32 150 25 5 Cát hạt trung rất chặt -42,00 15.00 1.82 0 35 175 35 6 Cuội sỏi >60 >13 1.80 0 42 450 87 2. Phân tích, lựa chọn phương án móng: - Từ kết quả phân tích địa chất công trình, ta thấy rằng các lớp đất trên yếu, không làm nền tốt khi công trình có quy mô và tải trọng lớn, chỉ có lớp thứ 6 là lớp cuội sỏi có chiều dày không kết thúc tại đáy hố khoan là lớp có khả năng làm nền tốt cho công trình. - Với điều kiện quy mô và tải trọng lớn nhu với công trình này, giải pháp móng cọc là phù hợp hơn cả. - Có nhiều cách hạ cọc đang được sử dụng như: đóng cọc, ép cọc, cọc khoan nhồi,... Sau đây ta sẽ phân tích từng loại cọc để lựa chọn phương án thích hợp nhất: . Đóng cọc: trong điều kiện công trình thi công trong thành phố, xung quanh giáp nhà dân thì việc đóng cọc chắc chắn sẽ vấp phải sự phản đối của dân quanh khu vực công trình, do đó phương án này không thể sử dụng được. . ép cọc: do công trình chịu tải trọng lớn, nên cọc cần phải có kích thước và sức chịu tải lớn(nếu không số cọc sẽ rất nhiều), do đo số lượng đối trọng cần thiết phục vụ cho việc ép cọc sẽ rất lớn. Nền đất lớp mặt của công trình lại là đất yếu,mặt bằng thi công không rộng rãi, do đó việc sử dụng phương pháp ép cọc cũng không phải là cách tốt nhất. Hai cách hạ cọc nói trên đều có thể làm các công trình bên cạnh bị nghiêng, lệch do nền đất bị nén chặt. . Cọc khoan nhồi: Cọc khoan nhồi có nhiều ưu điểm so với các phương pháp trên: đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận, trong quá trình thi công dễ dàng điều chỉnh các thông số của cọc(nhất là chiều sâu chôn cọc) cho phù hợp với điều kiện địa chất thực tế, độ lún nhỏ(gần như không lún), sức chịu tải lớn,... Kết luận: chọn phương án cọc khoan nhồi với mũi cọc cắm vào lớp 6 một đoạn 5m. II. Tính toán móng cọc khoan nhồi: Tính toán móng cọc theo TCXD 205-1998 và TCXD 195-1997. Vật liệu làm cọc: - Bê tông mác B25(M350) có . - Cốt thép chịu lực nhóm AII, có - Cốt thép chịu lực nhóm AI, có Chọn sơ bộ đường kính cọc 1m , thép đai f10a200, thép dọc 20f25, , => Sơ bộ chọn chiều cao đài là 2,1m, mặt đài nằm cách cốt 0,0 một đoạn 3,2m hay 2,45m kể từ mặt đất tự nhiên. Đáy đài nằm dưới cốt 0,00 một đoạn 5,3m hay cách mặt đất tự nhiên 4,55m. Cọc ngàm vào lớp 6 một đoạn 5m => chiều dài cọc là 42+5-5,3= 41,7(m). 1. Xác định sức chịu tải của cọc, chọn sơ bộ số lượng cọc: 1.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc: - Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức: Trong đó : Ab - Diện tích tiết diện của bê tông, Ab = 0,785 (m2). As - Diện tích tiết diện của cốt thép dọc, Fa = 98,2(cm2). Ru - Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi, với cọc đổ trong dung dịch sét: Ran - Cường độ tính toán của cốt thép, với thép f28mm: Vậy, có: 1.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: 1.2.1. Theo công thức của Meyerhof: Trong đó: K1 - hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi. N - chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. Ap - diện tích tiết diện mũi cọc, Ap=0,785 (m2) K2 - hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi. Nth - chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời. As - diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời, As = 3,14.1.36,2 =113,67 (m2) Vậy: Sức chịu tải tính toán với hệ số an toàn bằng 2,5: - Theo TCXD 195- 1997: Sức chịu tải cho phép của cọc trong nền gồm cỏc lớp đất dính và đất rời tính theo công thức : Pđn = 1,5 ..Ap + ( 0,15 . Nc. Lc + 0,43 . Ns . Ls ). W – Wp ( T ) + : chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc = 87 > 50 đ = 50 +Nc : Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất rời Nc = 36,31 +Ns : Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất dính Ns = 10 +Ap : Diện tích tiết diện mũi cọc = 0,785 m2 +Ls : Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính +Ls = 5,5m +Lc: Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời Lc = 36,2m +W : Chu vi tiết diện cọc W = 2.p.R = 2 . 3,1416 . 0,5 = 3,14 m +Wp : hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng của trụ đất nền do cọc thay thế . g đất = Wp = Acọc . L .(2,5 – gđất) Acọc= 0,785 m2 đ Wp = 0,785.41,7.(2,5-1,769) = 23,93 T Pđn = 1,5 . 50 . 0,785 + (0,15.36,31.36,2 + 0,43.10.5,5) x 3,14 - 23,93 = 728,3 (T) Sức chịu tải tính toán của cọc lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong các giá trị tính được ở trên hay 1.3. Chọn sơ bộ số lượng cọc: 1.3.1. Chọn sơ bộ số cọc dưới cột đơn: Từ bảng tổ hợp nội lực chân cột chọn ra cặp nội lực để tính : Nmax(T) Mx(Tm) My(Tm) Qx(T) Qy(T) Cột C10 722,30 13,28 5,38 4,69 6,97 Cột C19 816,41 12,93 1,57 0,65 4,07 Cột C25 993,36 5,37 0,85 0,41 3,95 Cột C31 959,08 5,41 5,19 5,02 1,36 Tải trọng tiêu chuẩn : Nmax(T) Mx(Tm) My(Tm) Qx(T) Qy(T) Cột C10 628,09 11,54 4,68 4,08 6,06 Cột C19 709,92 11,24 1,37 0,57 3,54 Cột C31 863,79 4,67 0,74 0,36 3,43 Cột C25 833,98 4,70 4,51 4,37 1,18 Với hệ số vượt tải trung bình 1,15. - Xác định số lượng cọc: n = b . Trong đó : n : số lượng cọc trong đài b : hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hưởng của lực ngang và mômen , b = 1,2 N : giá trị thiết kế của tổng tải trọng thẳng đứng lên móng (ở cao trình mặt đất). P : sức chịu tải tính toán của cọc D=1m , P = 463,1 T Móng cọc dưới cột C10: (cọc), vậy, chọn 2 cọc bố trí dưới cột C10 Móng cọc dưới cột C19: (cọc), vậy, chọn 2 cọc bố trí dưới cột C19 Móng cọc dưới cột C25, C31 chung 1 đài: (cọc), Vậy, chọn 5 cọc bố trí dưới đài móng của 2 cột C25 và C31 Sơ đồ bố trí cọc trong đài của khung trục 3 như hình vẽ. Kiểm tra điều kiện tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp: , tính với đài ĐM1: b=5,2m Độ chôn sâu đáy đài là 2,1m>0,434m=> thỏa mãn điều kiện tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp. 2. Tính toán cho móng ĐM1: Sơ đồ tính toán đài cọc ĐM1 (dưới cọc C19). Cạnh của góc vuông có diện tích tương đương với cọc nhồi là: 2.1.Kiểm tra sức chịu tải của cọc: Tổng tải trọng tác dụng lớn nhất tại chân cột: Nmax = Ntt + Nđ Trong đó: Ntt : Tải trọng tính toán tại chân cột. Ntt = 816,41 (T) Nđ : Trọng lượng tính toán của đài. ị Nđ = 5,2.2.2,1.2,5.1,1 = 60,06 (T) ị Nmax = 816,41 + 60,06 = 876,47 (T) ị Nmax = 816,41 + 60,06 = 876,47 (T) pmax,min = , trong đó pmax = pmin = Ta có : Trọng lượng tính toán của cọc. Ncoc = 0,785.41,7.2,5.1,1 = 90,02 (T) Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc: P'max = Pmax + Ncọc = 464,71 + 90,02 = 554,73T < [P] = 654 T. P'min = Pmin + Ncọc = 411,75 + 90,02 = 501,77 T > 0. Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực và tất cả các cọc đều chịu nén 2.2. Kiểm tra móng cọc theo điều kiện cường độ: Tính kích thước khối móng quy ước: => Ta có: h = 4,066 m ; b = 0,866 m ị hqư = 4,066 + 2.41,7.tg80= 15,787(m); bqư = 0,866 + 2.41,7.tg80= 12,587 (m) Vậy diện tích móng khối quy ước là: Aqư= 15,787.12,587 = 198,711 (m2) Xác định thể tích móng khối quy ước (đã trừ cọc) V = 198,711.41,7 - 2.0,785.41,7 = 8220,78 (m3) Trọng lượng khối móng quy ước: Qtb = gtb.V gtb = (T/m3) Vậy tổng tải trọng tại chân móng khối quy ước là: P = Qtb + Nmax = 1,769 x 8220,78 + 816,41 = 15359 (T) Giá trị Momen tại đáy khối móng quy ước: Mxtc = 11,24 (T.m); Mytc = 1,37 (T.m) Giá trị ứng suất cực trị tại đáy khối móng quy ước: Trong đó: Aqu – diện tích đáy móng quy ước Aqu = 198,711 (m2) Ta có: (T/m2) =7,929 (daN/cm2) Tính toán khả năng chịu tải của đất dưới khối móng quy ước: Trong đó: Sơ đồ kết cấu mềm, với lớp 6 có j=42° là lớp sỏi nên ta có: m1 = 1,1; m2 = 1; k=1,1. Tra bảng được các giá trị A, B, D như sau: A=2,87; B=12,5; D=12,77; c=0; h=2,1+41,7=43,8(m); b=12,587 (m) g=gtb=1,769(T/m3) Vậy: Dễ thấy rằng điều kiện cường độ thỏa mãn: 2.3. Kiểm tra móng cọc theo điều kiện biến dạng: Tính ứng suất bản thân: Tính ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước: Ta thấy rằng, tại vị trí z=0, có , do đó không cần tính lún theo quy phạm, móng cọc coi như không bị lún. 2.4.Tính toán độ bền và cấu tạo móng: a. Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp: Sơ đồ tính toán chọc thủng như hình vẽ: Điều kiện cường độ: P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].ho.Rbt bc,hc : kích thước tiết diện cột: 600 x 800 Rbt = 10,5 daN/cm2 cường độ chịu kéo tính toán của bêtông Chọn a= 17cm => Chiều cao làm việc ho = 210-17=193 cm . C1,C2: khoảng cách trên mặt bằng từ mép cọc đến mép của đáy tháp đâm thủng, như ở hình trên. C1 =76,7cm<0,5.ho = 96,5 cm, C2 =56,7cm<0,5.ho = 96,5 cm. Theo sách giáo trình “Kết cấu BTCT phần cấu kiện nhà cửa” của GS Ngô Thế Phong (chủ biên) thì khi C1 < 0,5ho hoặc C2 < 0,5ho thì lấy C1 = 0,5ho hoặc C2 = 0,5ho. Khi đó ta có: C1 = C2 = 0,5.193 = 96,5 (cm). α1, α2: các hệ số tính theo công thức: Điều kiện cường độ: P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].hoRbt => P ≤ [3,35.(60+96,5)+3,35.(80+96,5)].193.10,5 =2260662 daN =2261T Lại có P = 816,41 T => Biểu thức trên thoả mãn, vậy đài móng không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng của tháp đâm thủng. b. Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng: Q ≤ β.b.ho.Rbt Do C1 = 76,7cm < 0,5ho =96,5 cm nên ta lấy C1= 0,5ho =96,5 cm Trong đó: b = 2m; ho = 1,93m; Vế phải: 2,35.2.1,93.105 = 952,5 (T) Vế trái: Q = 816,41T Vậy vế phải > vế tráI => điều kiện cường độ được thỏa mãn. c. Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đài: + Ta xem 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.Pmax=1,2.412,25 = 494,7 (Tm) + Cốt thép theo phương X đặt dưới được tính như sau: Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 17 cm. ho = 210 – 17 = 193 (cm). Chọn thép AII có Rs = 2800 (daN/cm2) Vậy diện tích cốt thép là: Chọn thép 17f28 khoảng cách 2 thanh thép là 120 mm. Chiều dài thanh thép là L= 5100mm có As = 104,55 cm2 Với thép theo phương cạnh ngắn L = 2000, đặt f20a200, chiều dài 1900mm. Với thép trên ta đặt cấu tạo f16a200. Chi tiết xem bản vẽ KC-05. 3. Tính toán với đài ĐM2. Sơ đồ tính toán đài cọc Đ2A (dưới cọc C25,C31). Cạnh của góc vuông có diện tích tương đương với cọc nhồi là: Vì đài cọc chung cho hai cột nên ta quy nội lực tính toán ở hai chân cột về trọng tâm của đài, để làm điều này ta đưa nội lực tính toán ở chân cột về dạng một lực tập trung N và có độ lệch tâm e tương ứng. Tổ hợp nội lực tại đáy đài được xác định theo công thức: N = N1 + N2 Mx = N.ex = N1. e1x +N2.e2x My = N.ey = N1.(1,6-e1y) – N2.(1,6+e2y). Q = Q1 + Q2 3.1.Kiểm tra sức chịu tải của cọc: Tổng tải trọng tác dụng lớn nhất tại chân cột: Nmax = Ntt + Nđ Trong đó: Ntt : Tải trọng tính toán tại chân cột. Nđ : Trọng lượng tính toán của đài. ị Nđ = 5.8,6.2,1.2,51,1 = 248,33 (T) Từ bảng tổ hợp nội lực ta thấy, momen tại tiết diện chân cột C31, C25 là không lớn. Do đó ảnh hưởng của momen đến sức chịu tải của cọc là không lớn. Ta chỉ tính toán với tổ hợp cặp Nmax của C31 và Nmax của C25. Khi đó, ta có: (đơn vị: T, T.m, m) Cột C25 Nmax 993,96 Cột C25 + Cột C31 N 1953,76 Mx 5,37 My -0,85 Mx -0,04 ex 0,0054 ey -0,0009 My -48,616 Cột C31 Nmax 959,8 Mx -5,41 ex -2,0473E-05 My -5,19 ex -0,0056 ey -0,0248833 ey -0,0054 Cọc Xi(m) Yi(m) Pi(T) 1 1,5 -3,3 448,52 2 -1,5 -3,3 448,52 3 1,5 0 440,42 4 1,5 3,3 432,31 5 -1,5 3,3 432,31 ; Trọng lượng tính toán của cọc. Ncoc = 0,785.41,7.2,5.1,1 = 90,02 (T) Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc: P'max = Pmax + Ncọc = 448,52 + 90,02 = 538,54T < [P] = 654 T. P'min = Pmin + Ncọc = 432,31 + 90,02 = 522,33T > 0. Vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực và tất cả các cọc đều chịu nén. 3.2. Kiểm tra móng cọc theo điều kiện cường độ: Tính kích thước khối móng quy ước: => Ta có: h = 3,866 m ; b = 7,466 m ị hqư = 7,466 + 2.41,7.tg80= 19,187(m); bqư = 3,866 + 2.41,7.tg80= 15,587 (m) Vậy diện tích móng khối quy ước là: Aqư= 15,587.19,187 = 299,07(m2) Xác định thể tích móng khối quy ước (đã trừ cọc) : V = 299,07.41,7 - 5.0,785.41,7 = 12308 (m3) Trọng lượng khối móng quy ước: Qtb = gtb.V gtb = (T/m3) Vậy tổng tải trọng tại chân móng khối quy ước là: P = Qtb + Nmax = 1,769 .12308 + 1953,76 = 23726,61 (T) Giá trị Momen tại đáy khối móng quy ước: Mxtc = 0,04 (T.m); Mytc = 48,616 (T.m) Giá trị ứng suất cực trị tại đáy khối móng quy ước: Trong đó: Aqu – diện tích đáy móng quy ước Aqu = 299,07 (m2) Ta có: (T/m2) =7,934 (daN/cm2) Tính toán khả năng chịu tải của đất dưới khối móng quy ước: Trong đó: Sơ đồ kết cấu mềm, với lớp 6 có j=42° là lớp sỏi nên ta có: m1 = 1,1; m2 = 1; k=1,1. Tra bảng được các giá trị A, B, D như sau: A=2,87; B=12,5; D=12,77; c=0; h=2,1+41,7=43,8(m); b=15,587 (m) g=gtb =1,769(T/m3) Vậy: Dễ thấy rằng điều kiện cường độ thỏa mãn: 3.3. Kiểm tra móng cọc theo điều kiện biến dạng: Tính ứng suất bản thân: Tính ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước: Ta thấy rằng, tại vị trí z=0, có , do đó không cần tính lún theo quy phạm, móng cọc coi như không bị lún. 3.4.Tính toán độ bền và cấu tạo móng: a. Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp: Sơ đồ tính toán chọc thủng như hình vẽ: Điều kiện cường độ: P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].ho.RK bc,hc : kích thước tiết diện cột: 600 x 900 Rbt = 10,5 daN/cm2 cường độ chịu kéo tính toán của bêtông Chọn a= 17cm => Chiều cao làm việc ho = 210-17=193 cm . C1,C2: khoảng cách trên mặt bằng từ mép cọc đến mép của đáy tháp đâm thủng, như ở hình trên. C1 =76,7cm<0,5.ho = 96,5 cm, C2 =76,7cm<0,5.ho = 96,5 cm. Theo sách giáo trình “Kết cấu BTCT phần cấu kiện nhà cửa” của GS Ngô Thế Phong (chủ biên) thì khi C1 < 0,5ho hoặc C2 < 0,5ho thì lấy C1 = 0,5ho hoặc C2 = 0,5ho. Khi đó ta có: C1 = C2 = 0,5.193 = 96,5 (cm). α1, α2: các hệ số tính theo công thức: * Kiểm tra cho cột C31: Điều kiện cường độ: P ≤ [ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].hoRbt => P ≤ [3,35.(60+96,5)+3,35.(90+96,5)].193.10,5 =2328550 daN =2328,6T Lại có: P=P = P1+P2+P3 = 448,52+448,52+440,42=1337,46 (T) => Biểu thức trên thoả mãn, vậy đài móng không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng của tháp đâm thủng. * Kiểm tra cho cột C25: Tương tự ta cũng có P=1301,04 <[ α1(bc + C2) + α2(hc + C1)].hoRbt = 2328,6 (T) b. Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng: Q ≤ β.b.ho.Rbt Do C1 = 76,7cm < 0,5ho =96,5 cm nên ta lấy C1= 0,5ho =96,5 cm Trong đó: b = 5m; ho = 1,93m; Vế phải: 2,35.5.1,93.105 = 2381(T) Vế trái: Q = P = P1+P2 = 448,52+448,52=489,04 (T) Vậy vế phải > vế trái => điều kiện cường độ được thỏa mãn. c. Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đài: a) Tính thép đặt theo phương X: + Ta xem đài móng làm việc như dầm liên tục kê lên 2 gối tựa là chân cột, chịu tải trọng là các momen tập trung tại chân cột và các phản lực đầu cọc. Căn cứ vào các trường hợp ta thu được giá trị momen uốn Mmax và Mmin + Xác định Mmax: Từ bảng tổ hợp nội lực ta xác định được M1max của cột C31: M1max = 15,78 (T.m) và M2min của cột C25: M2min = -15,73 (T.m) Mmax = (1,65-0,45).(P1+P2) + M1max = (1,65-0,45).(448,52+448,52) + 15,78 = 1092,28 (T.m) Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 17cm, ta có ho = 210 – 17 = 193 (cm). Chọn thép AII có Rs = 2800 (daN/cm2) Vậy diện tích cốt thép là: Chọn thép 37f28 khoảng cách 2 thanh thép là 140 mm. Chiều dài thanh thép là L= 8500mm có As= 227,56 cm2 + Xác định Mmin: Từ bảng tổ hợp nội lực ta xác định được M1min của cột C31: M1min = -7,62 (T.m) và M2max của cột C25: M2max = 8,24 (T.m) MG = (1,6-0,45).(P1+P2) - M1min = (1,6-0,45).728,26 - 7,62 = 845,12 (T.m) MS = (1,6-0,45).(P5+P6) - M2max = (1,6-0,45).728,25 - 8,24 = 829,25(T.m) Mmin <0, như vậy cốt thép phía trên của đài đặt theo cấu tạo. Đặt f16a200. b) Tính thép đặt theo phương Y: + Ta xem 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.Pmax= r1.(P2 +P3)=1,2.(448,52+432,31) = 1057 (T.m) + Cốt thép theo phương X đặt dưới được tính như sau: Chọn lớp bảo vệ cốt thép là a = 17 cm. ho = 210 – 17 = 193 (cm). Chọn thép AII có Rs = 2800 (daN/cm2). Vậy diện tích cốt thép là: Chọn thép 46f25 khoảng cách 2 thanh thép là 180 mm. Chiều dài thanh thép là L= 4900mm có As = 276,75 cm2 Cấu tạo đài móng xem bản vẽ KC-05 * Giằng móng: Kích thước giằng móng chọn b.h=500.1200(mm). Hàm lượng cốt thép 0,6%. Diện tích cốt thép cần là: As = 50.120.0,006 = 36 (cm2). Chọn cốt thép dọc 10f25, As = 49,1(cm2), cốt thép đai f8a200.Bố trí như trên.