Đồ án kỹ sư xây dựng Kết cấu 45%

Phần thứ 2 Kết cấu (45%) Giáo viên hướng dẫn: ThS. đinh trọng bằng Sinh viên thực hiện: tạ thị hồng nga lớp ct04x-xh Nhiệm vụ được giao: Lập mặt bằng kết cấu sàn tầng 2. Lập mặt bằng kết cấu sàn tầng mái. Tính toán sàn tầng 2. Tính toán khung trục 4. Tính toán cầu thang bộ trục 8 - 9 tầng 2 lên tầng 3. Tính toán dầm dọc trục B ( tầng 2 từ 1 đến 8) I. Cơ sở tính toán. 1. Hồ sơ kiến trúc công trình 2. Tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng trong tính toán: (Tất cả các cấu kiện trong công trình điều được tính theo tiêu chuẩn Việt nam). TCVN 2737 – 1995(Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế) TCVN 5574 – 1991(Kết cấu BTCT – Tiêu chuẩn thiết kế) TCVN 5575 – 1991(Kết cấu Thép – Tiêu chuẩn thiết kế) TCXD 45 – 78(Nền, Nhà và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế) 3. Vật liệu xây dựng: Bê tông móng và thân công trình M200# Rn=90 kG/cm2; Rk=7,5 kG/cm2 Cốt thép CI cho các loại thép có đường kính nhỏ hơn 10: Ra=2000 kG/cm2; Rax=1600 kG/cm2 Cốt thép CII cho các loại thép có đường kính lớn hơn hoặc bằng 10: Ra=2600kG/cm2; Rax=1800 kG/cm2 Tường ngăn tường bao che xây gạch đặc dầy 110 hoặc 220 tùy vào kiến trúc bằng vữa XM M75# Mái chống thấm và chống nóng bằng BTGV và lát gạch lá nem. II. Lập mặt bằng kết cấu 1 . Lựa chọn giải pháp kết cấu a. Các giải pháp kết cấu: Theo các dữ liệu về kiến trúc như hình dáng. chiều cao nhà, không gian bên trong yêu cầu thì các giải pháp kết cấu có thể là: - Hệ tường chịu lực. Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường qua các bản sàn. Các tường cứng làm việc như các công xon có chiều cao tiết diện lớn. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều cao không lớn và yêu cầu về không gian bên trong không cao (không yêu cầu có không gian lớn bên trong). - Hệ khung chịu lực. Hệ này được tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liên kết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút. Các khung phẳng liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung không gian. Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệ tường chịu lực . b. Lựa chọn hệ kết cấu cho công trình: Qua phân tích một cách sơ bộ như trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhà đều có những ưu, nhược điểm riêng. Đối với công trình này, do công trình có công năng là lớp học nên yêu cầu có không gian linh hoạt, cần có không gian rộng rãi nên giải pháp dùng hệ tường chịu lực là khó đáp ứng được. Nên dùng hệ khung chịu lực. c. Chọn giải pháp kết cấu sàn Thông thường có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn sườn, sàn ô cờ + Với sàn nấm: Khối lượng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối lượng công trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối lượng cũng vì thế mà tăng lên. Ngoài ra dưới tác dụng của gió động và động đất thì khối lượng tham gia dao động lớn ị Lực quán tính lớn ịNội lực lớn làm cho cấu tạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu quả về mặt giá thành cũng như kiến trúc . - Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao nhà sẽ có số tầng lớn hơn. Tuy nhiên để cấp nước và cấp điện điều hoà ta phải làm trần giả nên ưu điểm này không có giá trị cao. + Với sàn sườn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lượng bê tông khá nhỏ ịKhối lượng dao động giảm ịNội lực giảm ịTiết kiệm được bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nên chuyển vị ngang sẽ giảm tạo tâm lí thoải mái cho người sử dụng. Qua phân tích, so sánh các phương án trên chọn phương án dùng sàn sườn. Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, Giải pháp kết cấu đã lựa chọn và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt bằng kết cấu cho các sàn. Mặt bằng kết cấu được thể hiện trên các bản vẽ KC 01 và KC 02. 2. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm cột khung. a. Chọn tiết diện dầm khung: Dầm khung l=2,1m (nhịp AB) - Chiều cao dầm nhịp AB: Chọn hd = 300. Chọn bd = 220. b ´ h = 220 ´ 300. Trọng lượng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: g1=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3=210 kG/m Dầm khung l=6,9 m (nhịp BC) - Chiều cao dầm nhịp BC: Chọn hd = 700. Chọn bd = 220. b ´ h = 220 ´ 700. Trọng lượng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: g2=0,22x0,70x2500x1,1+(0,7+0,7+0,22)x0,015x1800x1,3=480 kG/m b. Chọn tiết diện dầm dọc: Dầm D1, D2, D3: l=4,2m - Chiều cao dầm: Chọn hd = 300. Chọn bd = 220. b ´ h = 220 ´ 300. Trọng lượng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: gdp1=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3=210 kG/m Dầm D4, D5 là dầm bo nhịp 4,9 m - Chiều cao dầm: Chọn hd = 300. Chọn bd = 110. b ´ h = 110 ´ 300. Trọng lượng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: gdp2=0,11x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,11)x0,015x1800x1,3=112 kG/m c. Chọn tiết diện sàn: Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 45 . Với tải trọng nhỏ lấy D = 1,1. L: Cạnh ngắn của ô bản; l = 4,2 m. (ô sàn lớn nhất) Chọn hb = 10 cm cho toàn bộ sàn nhà và các tầng Theo cấu tạo sàn ta có trọng lượng cho 1 m2 bản sàn: Bảng 1. Tính tĩnh tải sàn Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Gạch lát, d = 1 cm, g = 2200 KG/m3 0,01 ´ 2200 = 22 22 1,1 24,2 2. Lớp vữa lót d = 1,5 cm, g = 1800 KG/m3: 0,015 ´ 1800 = 27 27 1,3 35,1 3. Sàn bê tông cốt thép, d = 10 cm g = 2500 KG/m3; 0,1 ´ 2500 = 250 250 1,1 275 4. Lớp vữa trát trần, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3: 0,015´1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 369,4 Bảng 2. Tính tĩnh tải sàn vệ sinh Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Gạch lát, d = 1 cm g = 2200 KG/m3: 0,01 ´ 2200 = 22 22 1,1 24,2 2. Lớp vữa lót, d = 2 cm, g = 1800 KG/m3: 0,02 ´ 1800 = 36 36 1,3 46,8 3. Lớp bê tông sỏi nhỏ, d = 4 cm g = 2200 KG/m3: 0,04 ´ 2200 = 88 88 1,1 96,8 4. Sàn bêtông cốt thép,d=10 cm g = 2500 KG/m3: 0,1 ´ 2500 = 250 250 1,1 275 5. Lớp vữa trát trần, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3: 0,015 ´ 1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 477,9 Bảng3 . Tính tĩnh tải bản cầu thang. Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Lớp granitô, d = 1,5 cm g = 2000 KG/m3, 12 bậc: 11.0,45.0,015.2000/ 3,96=37,5 37,5 1,1 41,25 2. Lớp vữa lót, d = 2 cm g = 1800 KG/m3 12 . 0,45 . 0,02 . 1800/ 3,96 = 49 49 1,3 63,7 3. Bậc gạch15cm x 30cm, g = 1800 KG/m3 11.0,15.0,3.1800/ (3,96.2) = 112,5 112,5 1,1 123,75 4. Sàn bê tông cốt thép, d = 8cm g = 2500 KG/m3; 0,8 . 2500 = 200 200 1,1 220 5. Lớp vữa trát trần, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3; 0,015x1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 484 Bảng 4. Tính tĩnh tải sàn sê nô Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1.BT sỏi nhỏ mác 200 dày 4 cm g = 2200kg/m3 88 1,1 96,8 2. Sàn bê tông cốt thép, d = 10 cm g = 2500 KG/m3; 0,1 ´ 2500 = 250 250 1,1 275 3. Lớp vữa trát trần, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3; 0,015 ´ 1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 406,9 Bảng 5. Tính tĩnh tải sàn mái Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số vượt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Hai lớp gạch lá nem, d = 3 cm g = 2000 KG/m3; 0,03 ´ 2000 = 60 60 1,1 66 2. Vữa lót mác 50, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3; 0,015 ´ 1800 = 27 27 1,3 35,1 3. Bêtông gạch vỡ mác 200, d = 4 cm g = 1600 KG/m3; 0,04 ´ 1600 = 64 64 1,1 70,4 4. BTGV mác 25 dốc 5%, d = 30 cm g = 1600 KG/m3; 0,3 ´ 1600 = 480 480 1,1 528 5. Sàn bê tông cốt thép, d = 10 cm g = 2500 KG/m3; 0,1 ´ 2500 = 250 250 1,1 275 6. Lớp vữa trát trần, d = 1,5 cm g = 1800 KG/m3; 0,015 ´ 1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 1009,6 Bảng 6. Hoạt tải các phòng lấy theo tiêu chuẩn TCVN2737-1995 Loại hoạt tải PTC (KG/m2) n PTT (KG/m2) Phòng học 200 1.2 240 WC 150 1.3 195 Hành lang, cầu thang 300 1.2 360 Sàn tầng áp mái 70 1.3 91 Tầng mái dốc 75 1.3 97,5 Sênô khi đọng nước cao 0,3m 300 1.1 330 d. Chọn tiết diện cột: - Cột trục B, C, chọn cùng một loại tiết diện. Sơ bộ chọn diện tích theo công thức sau: Trong đó: k: Hệ số. Đối với cột nén lệch tâm k = 1,2 á 1,5. Rn : Cường độ chịu nén của bê tông. Rn = 90 KG/ cm2. N : Lực dọc tác dụng vào cột tầng 1. Xác định N theo công thức gần đúng sau: Ntầng1 = S . q . n. q = 1000 KG / m2.(tạm tính), n: Số tầng. Tính S: S = 4,5´ 4,2 = 18,9 m2. Ntầng1 = 18,9´1000 ´ 5 = 94500 KG. Chọn b = 220, h = ( 1,5 á 3 )´b = ( 330 á 660 ). Chọn h = 600. cho tầng 1và 2 b´h = 22´60 = 1320 cm2. Cho tầng 1,2 Trọng lượng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc1=0,22x0,60x2500x1,1+(1,2+0,44)x0,015x1800x1,3= 420,56 kG/m b´h = 22´50 = 1100 cm2. Cho tầng 3,4,5 Trọng lượng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc2=0,22x0,50x2500x1,1+(1+0,44)x0,015x1800x1,3=353 kG/m - Cột trục A : Chọn b = 22, h = 30 cho tất cả các tầng Trọng lượng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc3=0,22x0,30x2500x1,1+(0,6+0,44)x0,015x1800x1,3=218 kG/m - Kiểm tra tiết diện cột theo độ mảnh: Khung toàn khối l0 = 0,7´H = 0,7´390 = 273 cm. Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu. II. Tính toán sàn tầng 2. 1. Mặt bằng phân lọai ô sàn. Các loại ô sàn được phân loại dựa theo tỷ số: bản loại dầm -hoặc bản kê 4 cạnh và tải trọng tác dụng lên sàn cũng như kích thước của từng ô sàn. Bảng 7. Phân loại ô sàn Ô sàn tĩnh tải g Hoạt tải p l1 ( m ) l2 ( m ) l2/ l1 Loại bản Ô 1 369,4 240 4,2 6,9 1,64 Bản kê 4 cạnh Ô 2 369,4 360 2,1 4,2 2 Bản loại dầm Ô 3 477,9 195 2,1 4,9 2,33 Bản loại dầm Ô 4 477,9 195 2 2,1 1,05 Bản kê 4 cạnh Ô 5 369,4 360 2,1 3,6 1,71 Bản kê 4 cạnh 2. Tính toán bản kê 4 cạnh theo sơ đồ đàn hồi: Tính cho Ô1 Tính bản kê 4 cạnh, bản liên tục. g = 369,4 KG/ m2; p = 240 KG/ m2. a. Tính tải trọng: q = 369,4 + 240 = 609,4 KG/ m2 Hình 1. Sơ đồ tính bản kê 4 cạnh b. Tính mô men trong bản: Mô men trong bản được tính theo các công thức sau: M1 = m11. P, + m91. P,, M2 = m12. P, + m92. P,, MI = k91. P MII = k92. P Trong đó: M1: Mô men max giữa nhịp cạnh ngắn. M2: Mô men max giữa nhịp cạnh dài. MI: Mô men max gối cạnh ngắn. MII: Mô men max gối cạnh dài. m11 , m12 , m91 , m92 , k91 , k92: Các hệ số tra theo loại sơ đồ trong “ sổ tay thực hành Kết cấu công trình ”. Khi tỷ số l2/ l1 = 1,64 ta nội suy được: m11 = 0,04858; m12 = 0,0181 m91 = 0,02026; m92 = 0,00752 k91 = 0,04472; k92 = 0,01666 M1 = 0,04858. 3477,6 + 0,02026. 14182,81 = 456,3 KGm. M2 = 0,0181. 3477,6 + 0,00752. 14182,81 = 169,6 KGm. MI = 0,04472. 17660,41 = 789,77 KGm. MII = 0,01666. 17660,41 = 294,22 KGm. c. Tính cốt thép: Tính cho dải bản rộng 100 cm, hb = 10 cm. Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện. h0 = hb – a = 10 – 1,5 = 8,5 cm. *. Tính theo phương cạnh ngắn: - ở gối: M1 = 456,3 KGm.. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 100 cm, có Fa = 2,83 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: - ở gối: MI = 789,77 KGm. Dự kiến dùng thép f8 có fa = 0,503 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f8, a = 10 cm, có Fa = 5,03 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: *. Tính theo phương cạnh dài: - ở nhịp: M2 = 169,6 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 20 cm, có Fa = 1,42 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: - ở gối: MII = 294,22 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 15 cm, có Fa = 1,89 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: Tương tự lập bảng tính toán cho ô bản số 4 và số 5 Tính toán ô sàn số 4 A Gama Fa Chọn a tt a chọn Fa chọn % g= 477,90 m11= 0,0384 P= 2826,18 MI= 123,50 0,019 0,990 0,734 F6 38,58 20 1,42 0,17 p= 195,00 m12= 0,0341 P'= 409,50 M1= 60,92 0,009 0,995 0,360 F6 78,60 20 1,42 0,17 l1= 2,00 m91= 0,0187 P''= 2416,68 l2= 2,10 m92= 0,0171 MII= 111,35 0,017 0,991 0,661 F6 42,83 20 1,42 0,17 l2/l1= 1,05 k91= 0,0437 M2= 55,29 0,009 0,996 0,327 F6 86,64 20 1,42 0,17 k92= 0,0394 Tính toán ô sàn số 5 A Gama Fa Chọn a tt a chọn Fa chọn % g= 369,40 m11= 0,04876 P= 5514,26 MI= 240,75 0,037 0,981 1,443 F6 19,61 20 1,42 0,17 p= 360,00 m12= 0,01668 P'= 1360,80 M1= 149,17 0,023 0,988 0,888 F6 31,88 20 1,42 0,17 l1= 2,10 m91= 0,01994 P''= 4153,46 l2= 3,60 m92= 0,00680 MII= 82,60 0,013 0,994 0,489 F6 57,87 20 1,42 0,17 l2/l1= 1,71 k91= 0,04366 M2= 50,94 0,008 0,996 0,301 F6 94,07 20 1,42 0,17 k92= 0,01498 3. Tính bản loại dầm theo sơ đồ đàn hồi: Tính cho Ô2 - Nhịp tính toán: l1 = 2,1 m; l2 = 4,2 m. g = 369,4 KG/ m2; p = 360 KG/ m2. Hình 2. Sơ đồ tính bản loại dầm - Tải trọng tác dụng: Tính toán với dải rộng 1 m. q = ( g + p ) ´1 = ( 369,4 + 360 ) ´1 = 729,4 KG/ m - Tính mô men: *. Tính cốt thép: - ở nhịp: M1 = 134,03 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 20 cm, có Fa = 1,42 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: - ở gối: MI = 268,06 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 15 cm, có Fa = 1,89 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: Tính nội lực cho Ô3: - Nhịp tính toán: l1 = 2,1 m; l2 = 4,9 m. - Tải trọng tác dụng: Tính toán với dải rộng 1 m. q = ( g + p ) ´1 = ( 477,9 + 195 ) ´1 = 672,9 KG/ m - Tính mô men: *. Tính cốt thép: - ở nhịp: M1 = 123,645 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 20 cm, có Fa = 1,42 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: - ở gối: MI = 247,29 KGm. Dự kiến dùng thép f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6, a = 20 cm, có Fa = 1,42 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: 4. Bố trí cốt thép: Đối với thép âm khoảng cách từ mút cốt thép đến mép dầm là 0,25 l1 . Cốt thép cấu tạo khác chọn f 6 a=200.Chi tiết bố trí cốt thép được thể hiện trên bản vẽ KC-03 IV. Tính toán cầu thang bộ A. Giải pháp kết cấu cầu thang: Dựa vào hồ sơ kiến trúc và giải pháp kết cấu cầu thang là cầu thang có cốn để thiết kế mặt bằng kết cấu cầu thang. Bản thang có chiều dài (3,6m) so với chiều rộng (1,65m) nên sử dụng giải pháp cầu thang có cốn sẽ hợp lý về mặt chịu lực và tiết kiệm vật liệu. 1. Lập mặt bằng kết cấu: 2. Lựa chọn kích thước tiết diện: - Chọn bản thang dày 8 cm. - Cốn thang có b x h = 10 x30 cm. - Dầm chiếu nghỉ DCT, DCN2, DCT : Chọn h = 300, b = 220. b x h = 220 x 300. B. Tính toán cầu thang. 3. Tính toán bản thang BT: - Chiều dài bản thang: - Chiều rộng bản thang: l1 = 1,55 + 0,05= 1,6 m - Xét tỷ số l2/ l1 = 3,96/ 1,6 = 2,475 > 2, tính bản loại dầm. Cắt 1 dải bản rộng 1 m theo phương cạnh ngắn và tính toán như 1 dầm đơn giản gối lên cốn thang và tường. Hình. Sơ đồ tính bản thang BT a. Xác định tải trọng tác dụng lên bản thang: - Tĩnh tải: gtt= 484KG/m2. - Hoạt tải: Theo TCVN 2737-1995: pTC = 300 KG/ m2, n = 1,2 pTT = 300 . 1,2 = 360 KG/ m2. - Tổng tải trọng tác dụng lên bản thang: q = g + p = 484 + 360 = 844 KG/ m2 b. Tính toán nội lực: ; l = 1,6 m.; ; q, = 844 . 0, 91 = 768 KG/ m2. c. Tính toán cốt thép trong bản BT: Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện h0 = 8 – 1,5 = 6,5 cm. Dự kiến dùng f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: . Chọn f6 a120 có Fa = 2,36 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: Cạnh dài đặt thép theo cấu tạo f6 a200 4. Tính toán cốn thang. Xem cốn thang là dầm đơn giản 2 đầu gối lên dầm chiếu nghỉ và dầm chiếu tới. Hình. Sơ đồ tính cốn thang. a. Xác định tải trọng: - Tải trọng phân bố đều lên cốn thang gồm: + Trọng lượng bản thân cốn thang: 0,1 . 0,3 . 2500 . 1,1 = 82,5 KG/ m + Do bản B1 truyền vào: qb . l1 / 2 = 844.1,6 / 2 = 675,2 KG/ m + Trọng lượng lan can, tay vịn: Lấy = 30 KG/ m 30 . 1,1 = 33 KG/ m Tổng tải trọng tác dụng lên cốn thang: q = 82,5 + 675,2 + 33 = 790,7 KG/ m = 790,7. 0,91 = 719,54 KG/ m b. Tính toán nội lực: c. Tính toán cốt thép cốn thang: Chọn a = 4 cm h0 = 30 – 4 = 26 cm. Chọn f18 có Fa = 2,545 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: *. Tính toán cốt đai cốn thang: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: Q Ê k0 . Rn . b . h0 1427,7 KG < 0,35 . 90 . 10 . 26 = 8190 KG đ Đảm bảo điều kiện hạn chế. - Kiểm tra điều kiện tính cốt đai: Q Ê k1 . Rk . b . h0 1427,7 KG > 0,6 . 7,5 . 10 . 26 = 1170 KG Cần phải tính cốt đai: Chọn đai f6, 1 nhánh có fa = 0,283 cm2, n = 1, thép C-I có Rađ = 1600 KG/ cm2. + Khoảng cách đai tính toán: + Khoảng cách đai lớn nhất: + Khoảng cách đai cấu tạo: Với dầm có hd < 450 lấy Uct =150 Uchọn Ê { Utt ; Umax; Uct } đ Chọn U = 150 bố trí toàn dầm. d. Bố trí thép trong cốn: Hình . Bố trí thép cốn thang 5. Tính toán bản chiếu nghỉ BCN: Xét tỷ số l2/ l1 = 3,6/ 2 = 1,8 < 2 đ tính bản kê 4 cạnh theo sơ đồ đàn hồi, a. Xác định tải trọng: q = g + p = 484 + 360 = 844 KG / m2. b. Tính toán nội lực: P = q . l1. l2 = 844. 2 . 3,6 = 6076,8 KG. - Mô men giữa nhịp cạnh ngắn: M1 = m11. P = 0,0485 . 6076,8 = 294,72 KGm - Mô men giữa nhịp cạnh dài: M2 = m12 . P = 0,0148 . 6076,8 = 90 KGm Các hệ số m11, m12, tra theo sơ đồ [ 1 ] với tỷ số l2/ l1 = 1,8 c. Tính toán cốt thép: Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện h0 = 8 – 1,5 = 6,5 cm. - Giữa nhịp cạnh ngắn, M1 = 294,72 KGm: Dự kiến dùng f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6 a120 có Fa = 2,36 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: - Giữa nhịp cạnh dài, M2 = 90 KGm: Dự kiến dùng f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6 a200 có Fa = 1,42 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: 6. Tính toán bản chiếu tới Bct: Xét tỷ số l2/ l1 = 3,6/ 1,3 = 2,77 > 2 đ tính bản dầm theo sơ đồ đàn hồi, a. Xác định tải trọng: q = g + p = 484+ 360 = 844 KG / m2. b. Tính toán nội lực: - Mô men giữa nhịp cạnh ngắn: KGm c. Tính toán cốt thép: Chọn a = 1,5 cm cho mọi tiết diện h0 = 8 – 1,5 = 6,5 cm. Dự kiến dùng f6 có fa = 0,283 cm2. Khoảng cách giữa các cốt thép là: Chọn f6 a200 có Fa = 1,41 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: 7. Tính toán dầm chiếu nghỉ Dcn : Dầm chiếu nghỉ Dcn 2 đầu gối lên tường, nên được tính toán như 1 dầm đơn giản 2 đầu khớp. Ta tính được thép dưới, còn thép trên ta bố trí theo cấu tạo. Xác định tải trọng: - Lực phân bố đều gồm: + Trọng lượng bản thân dầm: 0,22 . 0,30 . 2500 . 1,1 = 181,50 KG/ m + Do bản chiếu nghỉ truyền vào: q. l1 . k/ 2 q = g + p = 484+ 360 = 844 KG/ m2; l1= 2 m; k = 0,867 q. l1 . k/ 2 = 844 . 2 . 0,867 / 2 = 731,75 KG / m Tổng cộng lực phân bố:q = 181,50+731,75=913,25 KG/ m - Lực tập trung:P = qc . lx / 2 = 790,7. 3,96/ 2 = 1565,6 KG Hình. Sơ đồ tính dầm Dcn b. Xác định nội lực: M1 = q . l2/8 + P . a = 913,25. 3,62/ 8 + 1565,6. 1,6 = 3984,4 KGm. Q1 = q . l/ 2 + P = 913,25 . 3,6/ 2 + 1565,6 = 3209,45 KG c. Tính toán cốt thép trong dầm Dcn: Chọn a = 4 cm cho mọi tiết diện h0 = 30 – 4 = 26 cm. - Tiết diện giữa nhịp, M1 = 3984,4 KGm: Chọn 2f22 có Fa = 7,6 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: *. Tính toán cốt đai dầm Dcn: - Kiểm tra điều kiện hạn chế:Q < k0 . Rn . b . h0 3209,45 KG < 0,35 . 90 . 22 . 26 = 18018 KG đ Đảm bảo điều kiện hạn chế. - Kiểm tra điều kiện tính cốt đai:Q < k1 . Rk . b . h0 3209,45 KG > 0,6 . 7,5 . 22 . 26 = 2574 KG Cần phải tính cốt đai: Chọn đai f6, 2 nhánh có fa = 0,283 cm2, n = 2, thép C-I có Rađ = 1600 KG/ cm2. + Khoảng cách đai tính toán: + Khoảng cách đai lớn nhất: + Khoảng cách đai cấu tạo:Với dầm có hd < 450 lấy Uct =150 Uchọn Ê { Utt ; Umax; Uct } đ Chọn U = 150 bố trí cho toàn dầm vì có 2 lực tập trung. d. Bố trí cốt thép trong dầm Dcn : Hình. Bố trí thép dầm Dcn. e. Tính toán cốt treo cho dầm Dcn: ở chỗ cốn thang gác lên dầm Dcn có lực tập trung do cốn thang truyền vào; nên phải tính cốt treo cho dầm Dcn để tránh bị phá hoại cục bộ. - Lực tập trung do cốn truyền vào là: P = 1424,7 KG - Cốt treo được đặt dưới dạng cốt đai, diện tích cần thiết là: Ftr = P1/ Ra = 1424,7 / 2000 = 0,712 cm2. Dùng đai f6, 2 nhánh thì số đai cần thiết là: N = Ftr/ (n.fa )= 0,712/(2 . 0,283) = 1,26 Chọn số đai là 2 Đặt 11đai f6 trong khoảng 2 bên mép cốn thang, a = 50. Hình. Cốt treo dầm chiếu nghỉ Dcn. 8. Tính toán dầm chiếu tới Dct : Dầm chiếu tới Dct 2 đầu gối lên dầm khung, nên được tính toán như 1 dầm đơn giản 2 đầu khớp. Ta tính được thép dưới, còn thép trên ta bố trí theo cấu tạo. a. Xác định tải trọng: Hình. Sơ đồ tính dầm Dct - Lực phân bố đều gồm: + Trọng lượng bản thân dầm: 0,22 . 0,30 . 2500 . 1,1 = 181,50 KG/ m + Do bản chiếu nghỉ truyền vào: q = g + p = 484 + 360 = 844 KG/ m2 q. l1 / 2 = 844. 1,3 / 2 = 548,6 KG / m Tổng cộng lực phân bố: q = 181,50 + 548,6 = 730 KG/ m - Lực tập trung:P = qc . lx / 2 = 790,7. 3,96/ 2 = 1565,6 KG b. Xác định nội lực: Mnhịp = q . l2/8 + P . a = 730. 3,62/ 8 + 1565,6. 1,6 = 3687,56 KGm. Q1 = q . l/ 2 + P = 730. 3,6/ 2 + 1565,6 = 2879,6 KG c. Tính toán cốt thép trong dầm Dcn: Chọn a = 4 cm cho mọi tiết diện h0 = 30 – 4 = 26 cm. - Tiết diện giữa nhịp, M1 = 3687,56 KGm: Chọn 2f22 có Fa = 7,6 cm2. Kiểm tra hàm lượng thép: *. Tính toán cốt đai dầm Dcn: - Kiểm tra điều kiện hạn chế:Q < k0 . Rn . b . h0 2879,6 KG < 0,35 . 90 . 22 . 26 = 18018 KG đ Đảm bảo điều kiện hạn chế. - Kiểm tra điều kiện tính cốt đai:Q < k1 . Rk . b . h0 2879,6 kg > 0,6 . 7,5 . 22 . 26 = 2574 KG Cần phải tính cốt đai: Chọn đai f6, 2 nhánh có fa = 0,283 cm2, n = 2, thép C-I có Rađ = 1600 KG/ cm2. + Khoảng cách đai tính toán: + Khoảng cách đai lớn nhất: + Khoảng cách đai cấu tạo:Với dầm có hd < 450 lấy Uct =150 Uchọn Ê { Utt; Umax; Uct}đChọn U=150 bố trí cho toàn dầm vì có 2 lực tập trung. d. Bố trí cốt thép trong dầm Dcn : Hình. Bố trí thép dầm Dct. Chi tiết cầu thang được thể hiện trên bản vẽ KC- V. Tính toán khung K1 ( trục 4 ). a. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện khung. Các kích thước khung: - Kích thước phương ngang: Theo kích thước kiến trúc. - Kích thước theo phương đứng: + Các tầng trên: H = 3900. + Tầng 1: H = 3900 + 1000 = 4900. Ta có sơ đồ hình học như hình vẽ. Hình 1 - kích thước khung B. Xác định tải trọng. 1. Tĩnh tải: - Tải trọng sàn thường: g = 369,4 KG/ m2( Đã tính ở phần sàn ). - Tải trọng sàn sê nô mái: g = 406,9 KG/ m2. - Tải trọng sàn áp mái: g = 310 KG/m2 - Tải trọng sàn mái: g = 1009,6 KG/ m2. 2. Hoạt tải theo TCVN 2737-1995: Loại hoạt tải PTC (KG/m2) n PTT (KG/m2) Phòng học 200 1.2 240 Hành lang, cầu thang 300 1.2 360 Sàn tầng áp mái 70 1.3 91 Tầng mái dốc 75 1.3 97,5 Sênô khi đọng nước cao 0,3m 300 1.1 330 - Tải trọng phân bố do sàn truyền vào khung dạng hình thang một phía được tính như sau: qtđ = k ´ qs ´ l1´0,5; l1 : Cạnh ngắn của ô sàn. k: Hệ số quy đổi tải trọng được tính riêng cho từng ô ghi trong bảng. K = 1 – 2´b2 + b3; b = l1/ (2´l2) Bảng tính hệ số quy đổi k cho từng ô sàn Tên ô L1 L2 L2/L1 K Ô1 2,1 4,2 2 0,891 Ô2 4,2 6,9 1,64 0,843 Tải trọng phân bố do sàn truyền vào khung dạng hình tam giác 1 phía được tính như sau: qg= 0,625´gs´l1´0,5; l1 : Cạnh ngắn của ô sàn. C. Xác định tải trọng tác dụng lên khung K1( trục 4 ) 1. Tải trọng tác dụng lên khung tầng 2,3,4,5: a. Tĩnh tải: Hình-2 : Sơ đồ truyền tĩnh tải tầng 2,3, 4, 5 lên khung K1 Bảng tĩnh tải tầng 2,3, 4 ,5 truyền lên khung K1 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính g1 Phân bố + Trọng lượng bản thân dầm khung (220x300): 210 KG/m + Do sàn Ô1, dạng tải hình tam giác: qtđ = 0,625´369,4´2,1= 485 KG/m Tổng: g1 = 695 KG/ m g2 Phân bố + Trọng lượng bản thân dầm khung (220x700): 480 KG/ m + Do sàn Ô2, dạng tải hình thang: qtđ = 0,843´369,4´4,2 = 1308 KG/ m + Do tường và trát tường truyền xuống: 0,22´3,2´1800´1,1+2´3,2´0,015´1800´1,3= 1618,56 KG/ m Tổng: g2= 3407 KG/ m G1 Tập trung + Trọng lượng dầm dọc và lớp trát: 4,2.210 = 882 KG + Lan can đặc: 0,8.0,11.1800.1,1.4,2+0,8.0,03.1800.1,3.4,2= 967,68 KG +Sàn Ô1 dạng tải hình thang: 0,891´369,4´1,05.4,2 = 1451,5 KG + do cột biên: 3,9.218= 850,2 KG Tổng: G1 = 4151 KG G2 Tập trung + Trọng lượng dầm dọc và lớp trát: 4,2.210 = 882 KG +Sàn Ô1 dạng tải hình thang: 0,891´369,4´1,05.4,2 =1451,5 KG +Sàn Ô2 dạng tải hình tam giác: 0,625´369,4´2,1.4,2 =2036,32 KG + tường dọc: 70% (0,22´3,6´1800´1,1+ 2´3,6´0,015´1800´1,3).4,2= 5353,4 KG + do cột biên: 3,9.218= 850,2 KG Tổng: G2= 10573 KG G3 Tập trung + Trọng lượng dầm dọc và lớp trát: 4,2.210 = 882 KG +Sàn Ô2 dạng tải hình tam giác: 0,625´369,4´2,1.4,2 =2036,32 KG + tường dọc: 70% (0,22´3,6´1800´1,1+ 2´3,6´0,015´1800´1,3).4,2= 5353,4 KG + do cột biên: 3,9.353= 1376,7 KG Tổng: G2= 9648 KG b. Hoạt tải. Để xét đến trường hợp kết cấu làm việc nguy hiểm khi hoạt tải ở các phòng không xuất hiện cùng 1 lúc, ta chất hoạt tải thành 2 phương án lệch tầng lệch nhịp mà tổng của chúng bằng hoạt tải đặt đều ở các phòng. *. Phương án hoạt tải 1 Sơ đồ truyền hoạt tải tầng 2,3, 4 ,5 lên khung K1 phương án 1 Bảng hoạt tải tầng 2,3, 4,5 truyền lên khung K1 phương án 1 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính q2 Phân bố + Do sàn Ô2 truyền vào, dạng tải hình thang : qtđ =0,843´240´4,2 = 849,74 KG/m q2 = 849,74 KG/m P2 Tập trung +SànÔ2 truyền vào, dạng tải tam giác: 0,625´240´2,1.4,2 =1323 KG P2 = 1323 KG *. Phương án hoạt tải 2: Sơ đồ truyền hoạt tải tầng 2,3, 4 ,5 lên khung K1 phương án 2 Bảng hoạt tải tầng 2,3, 4,5 truyền lên khung K1 phương án 2 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính q1 Phân bố + Do sàn Ô1 truyền vào, dạng tải hình tam giác: qtđ =0,625´2,1´360 = 472,5 KG/m q1= 472,5 KG/m P1 Tập trung + Do sàn Ô1 truyền vào, dạng tải hình thang: 0,891x2,1x360x4,2= 2829 KG P1= 2829 KG 2. Tải trọng tác dụng tầng mái lên khung: a.Tĩnh tải Sơ đồ truyền tĩnh tải tầng mái lên khung K1 Bảng tĩnh tải tầng mái truyền lên khung K1 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính g3 Phân bố ã Dầm (220´300)mm: 210 KG g3 = 210 KG/m g 4 Phân bố ã Do sàn mái Ô1 dạng tải tam giác 0,625´406,9´1,05.2 = 534 KG/ m ã Dầm (220´300)mm 210 KG/m g4 = 744 KG/m g 5 Phân bố ã Do sàn mái Ô2 dạng tải hình thang: 0,843´1009,6´2,1.2 = 3574,6 KG/ m ã Dầm (220´700)mm 480 KG/ m g5 = 4054,6 KG/m G4 Tập trung ãSàn sênô : (4,2´0,4)´406,9 =683,6 KG ãTường: 110mm 4,2´[(0,11´0,8´1800´1,1) +0,015´0,8´1800´1,3´2)] =967,68 KG G4= 1651 KG G5 Tập trung ã Sàn sênô : (4,2´0,4)´406,9 =683,6 KG Sàn mái Ô1 dạng tải hình thang: 0,891x406,9x1,05x4,2 = 1598,84 KG ã Dầm: 220´300mm 210x4,2= 882 KG G5 = 3164 KG G6 Tập trung ã Sàn mái Ô1 dạng tải hình thang: 0,891x406,9x1,05x4,2 = 1598,84 KG ã Sàn mái Ô2 dạng tải tam giác : 0,625x1009,6x2,1x4,2 = 5565,42 KG ã Dầm: 220´300mm 210x4,2 = 882 KG G6 = 8046 KG G7 Tập trung ã Sàn mái Ô2 dạng tải tam giác: 0,625x1009,6x2,1x4,2 = 5565,42 KG ã Sàn sênô : (4,2´0,4)´406,9 = 683,6 KG ã Dầm: 220´300mm 210x4,2= 882 KG G7 = 7131 KG Hoạt tải : *. Phương án hoạt tải 1: Sơ đồ truyền hoạt tải tầng mái lên khung K1 phương án 1 Bảng hoạt tải tầng mái truyền lên khung K1 phương án 1 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính q3 Phân bố q3= 0,00 KG/m q4 Phân bố ã Do hoạt tải sàn mái Ô1 dạng tải hình tam giác: 0,625.91x2,1=119,44 q4=119,44 KG/m P5 Tập trung ã Do hoạt tải sàn mái Ô1 dạng tải hình thang 0,891x91x1,05x4,2= 357,57 P 5 =357,57 KG P6 Tập trung ã Sê nô 0,4x330x4,2 = 554,4 P 6 = 554,4 KG *. Phương án hoạt tải 2: Sơ đồ truyền hoạt tải tầng mái lên khung K1 phương án 2 Bảng hoạt tải tầng mái truyền lên khung K1 phương án 2 K.hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính q5 Phân bố ã Do hoạt tải sàn mái Ô2 dạng tải hình thang: 0,843x4,2x97,5= 345,21 q5= 345,21 KG/m P7 Tập trung ã Do hoạt tải sàn mái Ô2 dạng tải hình tam giác: 0,625x97,5x2,1x4,2= 537,47 P7= 537,47 KG 3. Tải trọng gió: Tải trọng gió gồm 2 thành phần tĩnh và động. Đối với công trình dân dụng có chiều cao < 40 m thì chỉ cần tính với thành phần gió tĩnh. - Tải trọng gió phân bố trên 1 m2 bề mặt thẳng đứng của công trình được tính như sau: W = n ´ W0 ´ k ´ c Trong đó: n: Hệ số độ tin cậy. n = 1,2 W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn ( công trình ở Phúc Yên-Vĩnh Phúc thuộc khu vực II.B có W0 = 95 KG/ m2 ) K: Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình ( lấy theo địa hình B ). C: Hệ số khí động: + Phía đón gió C = + 0,8 + Phía hút gió C = - 0,6 - Tải trọng gió phân bố đều: q = W´B = n ´W0´k ´ c ´B đ qđ = n ´W0 ´ k ´ cđ ´ B đ qh = n ´ W0 ´ k ´ch ´B Với B: chiều rộng tường chịu áp lực gió ( B = bước cột ) - Tính hệ số K:Tính bằng cách nội suy: Tính tải trọng gió phân bố đều: Tầng W0 H Hệ số Kết quả (KG/m2) n ( m ) k  đẩy hút  qd qh 1 95 1,2 3,9 0,836 0,8 0,6 320,22 240,17 2 95 1,2 7,8 0,947 0,8 0,6 362,74 272,05 3 95 1,2 11,7 1,027 0,8 0,6 393,38 295,04 4 95 1,2 15,6 1,086 0,8 0,6 415,98 311,99 5 95 1,2 19,5 1,125 0,8 0,6 430,92 323,19 - Với hành lang lan can q = n ´W0 ´ k ´ c ´ B/2; P= n ´W0 ´ k ´ c ´ B/2x0,8m - Với sênô mái q = n ´W0 ´ k ´ c ´ B; P= n ´W0 ´ k ´ c ´ Bx0,8m Tầng W0 H Hệ số Kết quả Hành lang, sê nô cao 0,8 m (KG/m2) n ( m ) k  đẩy hút  qd qh Pđ Ph 1 95 1,2 4,7 0,868 0,8 0,6 166,24 124,68 132,99 99,74 2 95 1,2 8,6 0,966 0,8 0,6 185,01 138,76 148,01 111,00 3 95 1,2 12,5 1,040 0,8 0,6 199,18 149,39 159,34 119,51 4 95 1,2 16,4 1,094 0,8 0,6 209,52 157,14 167,62 125,71 5 95 1,2 20,3 1,133 0,8 0,6 433,98 325,49 347,19 260,39 Sơ đồ tĩnh tải lên khung K1 ( q = [ KG/ m ], P = [KG ], M = [ KGm ] ) Sơ đồ phương án hoạt tải 1 lên khung K1 ( q = [ KG/ m ], P = [KG ], M = [ KGm ] ) Sơ đồ phương án hoạt tải 2 lên khung K1 ( q = [ KG/ m ], P = [KG ], M = [ KGm ] ) Sơ đồ phương án gió thổi từ trái sang phải khung K1 ( q = [ T/ m ], P = [ T ] ) Sơ đồ phương án gió thổi từ phải sang trái khung K1 ( q = [ T/ m ], P = [ T ] ) Vi. Tính toán dầm dọc trục B tầng 2. ( tính với đoạn từ trục 1 đến trục 8) Sơ đồ tính dầm dọc là một dầm liên tục tựa khớp trên các đầu cột. Kích thước dầm dọc đã sơ bộ chọn trước là bxh=22x30cm. Trọng lượng 1 mét dài dầm dọc kể cả trát là 210 kG/m. Xác định tải trọng tác dụng lên dầm dọc. Hệ số truyền tải ô hành lang 2,1x4,2m lên dầm dạng hình thang là 0,891 Hệ số truyền tải ô phòng học 4,2x6,9m lên dầm dạng tam giác là 0,625 Bảng. Tĩnh tải truyền lên dầm. Ký hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính g1 Phân bố + Dầm: 220´300mm : 210,00 KG/m + Do sàn phòng truyền vào, dạng tam giác qtđ = 0,625´369,4´4,2´0,5 = 484,84 KG/m + Do sàn hành lang truyền vào, dạng hình thang qtđ = 369,4´1,05´0,891 = 345,6 KG/m + Do tường 220 cộng trát, trừ 30% cửa : 0,25´3,3´1800´1,1´0,7 = 1351,35 KG/ m Tổng cộng: g1 = 210+484,84+345,6+1351,35 = 2391,79 KG/m g2 Phân bố + Dầm: 220´300mm : 210,00 KG/m + Do sàn phòng WC truyền vào, dạng tam giác qtđ = 0,625´477,9´4,2´0,5 = 627,24 KG/m + Do sàn hành lang truyền vào, dạng hình thang qtđ = 369,4´1,05´0,891 = 345,6 KG/m + Do tường 220 cộng trát, trừ 30% cửa : 0,25´3,3´1800´1,1´0,7 = 1351,35 KG/ m Tổng cộng: g1 = 210+627,24+345,6+1351,35 = 2534,2 KG/m 2. Hoạt tải: - Các Ô sàn hành lang có hoạt tải tính toán pS = 360 KG/m2. - Các Ô sàn WC có hoạt tải tính toán pS = 195 KG/m2. - Các Ô sàn phòng có hoạt tải tính toán pS = 240 KG/ m2. Bảng. Hoạt tải truyền lên dầm. Ký hiệu Loại tải Các tải hợp thành và cách tính p1 Phân bố + Do sàn phòng truyền vào, dạng tam giác qtđ = 0,625´240´4,2´0,5 = 315 KG/m + Do sàn hành lang truyền vào, dạng hình thang qtđ = 360´1,05´0,891 = 336,8 KG/m Tổng cộng: P1 = 315 +336,8 = 651,8KG/m P2 Phân bố + Do sàn phòng WC truyền vào, dạng tam giác qtđ = 0,625´195´4,2´0,5 = 256 KG/m + Do sàn hành lang truyền vào, dạng hình thang qtđ = 360´1,05´0,891 = 336,8 KG/m Tổng cộng: P2 = 256 +336,8 = 592,8 KG/m