Đồ án Thiết kế chung cư c16 - Khu đô thị Trung Yên Lập chương trình dồn tải khung phẳng, tổ hợp nội lực dầm, cột

Trường đại học xây dựng hà nội Khoa công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng Đề tài: Thiết kế chung cư C16 - Khu Đô thị Trung Yên Lập chương trình dồn tải khung phẳng, Tổ hợp nội lực dầm, cột Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm : PGS.TS Lý Trần Cường Sinh viên thực hiện : Nguyễn Vũ Long Lớp : 45TH2 MSSV : 1136_45 hà nội – 2007 Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam trường đại học xây dựng Độc lập – Tự do – Hạnh phúc khoa CNTT =====o0o===== nhiệm vụđồ án tốt nghiệp Họ và tên sinh viên : Nguyễn Vũ Long Lớp : 45 TH2 Ngành : Tin học xây dựng dân dụng MSSV : 1136 – 45 1 - Đề tài thiết kế: “Thiết kế chung cư C16 - Khu Đô thị Trung Yên và Lập chương trình dồn tải khung phẳng, Tổ hợp nội lực dầm, cột” 2 – Nội dung đề tài: Phần Xây dựng: Thiết kế chung cư C16 - Khu Đô thị Trung Yên: Phần kiến trúc: Mặt bằng tầng 1 Mặt bằng tầng điển hình Mặt đứng Mặt cắt qua thang Phần kết cấu: Tính sàn tầng 4 Tính cầu thang bộ trục 1-2 Tính nội lực khung không gian Tính khung trục B Tính móng khung trục B Phần Tin học: Thiết kế chương trình tự động hóa dồn tải vào khung phẳng và tổ hợp nội lực dầm, cột. Cấu trúc chương trình gồm những phần chính sau: Nhập số liệu: Nhập số liệu kiến trúc: số liệu khung phẳng, số liệu mặt bằng Nhập số liệu vật liệu, tải trọng, mặt cắt. Tính toán: Tính tải trọng dồn vào khung: đưa ra được 5 dạng chất tải: Tĩnh tải, Hoạt tải 1, Hoạt tải 2, Gió trái, Gió phải. Xuất dữ liệu ra file *.s2k, gọi chương trình SAP 2000 chạy file *.s2k Đọc file *.out và file *.s2k, xử lý dữ liệu và cho kết quả: Bảng tổ hợp dầm, Bảng tổ hợp cột. 4 - Cán bộ hướng dẫn. Phần Xây Dựng PGS.TS Lý Trần Cường Phần tin học PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm 5 – Thời gian. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày 06 tháng 10 năm 2006. Ngày nộp đồ án: Ngày 04 tháng 01 năm 2007. Cán bộ hướng dẫn ký tên Phần xây dựng Phần tin học PGS.TS Lý Trần Cường PGS.TS Nguyễn Văn Nghiễm bộ môn thông qua Đồ án tốt nghiệp đã được bộ môn thông qua Sinh viên thực hiện ký tên Ngày tháng năm 2007 Ngày 04 tháng 01 năm 2007 Trưởng bộ môn Nguyễn Vũ Long Mục lục Lời nói đầu Ngành tin học Xây dựng nước ta tuy mới phát triển nhưng bước đầu đã trợ giúp tích cực cho công tác quản lí, thiết kế và thi công các công trình xây dựng, đem lại nhiều hiệu quả sản xuất cao. Trong tương lai không xa các phần mềm xây dựng Việt Nam sẽ được tiếp tục được xây dựng và sẽ ngày càng hoàn thiện, để có thể là công cụ hữu ích nhất cho các kĩ sư và các nhà quản lí xây dựng. Là một sinh viên chuyên ngành Tin học Xây dựng dân dụng. Em đã nhận thức được tầm quan trọng của ngành Xây dựng nói chung trong việc phát triển nền kinh tế, cũng như tầm quan trọng của chuyên ngành Tin học Xây dựng trong ngành Xây dựng nói riêng. Bởi vậy em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Thiết kế chung cư C16 - Khu Đô thị Trung Yên và Lập chương trình dồn tải khung phẳng” để làm đề tài tốt nghiệp cho khóa tốt nghiệp của mình. Với mục đích nghiên cứu và ứng dụng tin học hóa vào trong quá trình thiết kế công trình xây dựng dân dụng. Đề tài gồm hai phần: - Phần Xây dựng: “Thiết kế công trình chung cư C16- Khu ĐT Trung Yên” do PGS., TS. Lý Trần Cường trực tiếp hướng dẫn - Phần Tin học: “Lập chương trình dồn tải khung phẳng” do PGS., TS. Nguyễn Văn Nghiễm trực tiếp hướng dẫn. Đề tài tốt nghiệp được thực hiện trong thời gian 15 tuần, dựa trên các kiên thức chuyên môn đã được tích lũy sau 5 năm đại học. Trong đó phần tin học được viết trên ngôn ngữ Visual Basic 6.0, là ngôn ngữ lập trình trên nền Windows nên có giao diện rất gần gũi và dễ sử dụng. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS., TS Nguyễn Văn Nghiễm và PGS.TS. Lý Trần Cường đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thiện đề tài tốt nghiệp này. Xin cảm ơn các bạn đồng môn đã có những góp ý quý giá cho quá trình cho quá trình thực hiện đề tài của tôi. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội 04/01/2007 Sinh viên: Nguyễn Vũ Long Phần I - Xây dựng Ngày nay, ngành xây dựng nói chung cũng như ngành xây dựng dân dụng nói riêng nước ta đang trên đà phát triển rất mạnh. Một đất nước muốn phát triển, trước hết phải nói đến một cở sở hạ tầng vững chắc và ổn định. Ngành xây dựng đóng góp một phần rất lớn vào việc xây dựng lên cơ sở hạ tầng đó từ hệ thống giao thông, đường xá đến hệ thống các nhà xưởng, các công trình dân dụng v.v.. Bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của nền công nghệ thông tin. Tin học hóa sản xuất và đời sống đã đem lại nhiều thành quả to lớn trong việc cải tiến kĩ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày. Hàng loạt các ứng dụng máy tính đã được nghiên cứu và đưa vào các ngành sản xuất khác nhau, đem lại sự tự động hóa và năng suất lao động rất cao. áp dụng tin học hóa sản xuất xây dựng không nằm ngoài sự phát triển rộng lớn của ngành công nghệ thông tin. Đối với ngành xây dựng, có một đặc trưng rất riêng, rất khác với các ngành kinh tê khác, đó là sản phẩm của ngành xây dựng. Điển hình đó là các công trình xây dựng, nó luôn gắn liền với địa điểm xây dựng, lại được sản xuất chủ yếu ngoài trời, phụ thuộc rất nhiều vào môi trường. Bởi vậy việc áp dụng tin học để tự động hóa hoàn toàn sản xuất là rất khó khăn. Hầu hết các sản phẩm tin học ngày nay được áp dụng vào ngành xây dựng là về công tác quản lí, tự động hóa thiết kế và thi công. Các phần mềm nổi tiếng được áp dụng phải kể đến như: AutoCad (hỗ trợ thiết kế các bản vẽ kĩ thuật nói chung); Sap2000, Stadd, Etab (tính nội lực và thiết kế các công trình xây dựng); Project (quản lí lập dự án )... ở Việt Nam, ngành tin học xây dựng cũng đã có các bước đi đáng kể. Hiện nay các công ty tin học xây dựng lớn của Việt Nam như công ty Hài Hòa, công ty tin học bộ xây dựng CIC và một số tổ chức hay cá nhân khác cũng đã cho ra đời một số phần mềm xây dựng giao diện tiềng Việt phục vụ cho công tác thiết kế như: FBT(Hài Hòa) , DT2000; RDW , MBW, MCW, KPW (CIC),... Các phần mềm tiếng Việt có lợi thế là giao diện tiếng Việt và phù hợp với các yêu cầu thực tế trong sản xuất ở nước ta, ví dụ như ở các phần mềm thiết kế nước ngoài đều không được cập nhật các tiêu chuẩn của Việt Nam. Bởi vậy trong tương lai, ngành tin học xây dựng nước ta còn phải tiếp tục phát triển mạnh mẽ hơn nữa để đáp ứng được thực tế ngành xây dựng nước ta. Là một sinh viên chuyên ngành Tin học Xây dựng dân dụng. Việc nhận thức thực tế ngành xây dựng nước ta đã giúp em lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: “Thiết kế chung cư C16 – Khu Đô thị Trung Yên và Lập chương trình dồn tải khung phẳng”. Mục đích lựa chọn đề tài này thứ nhất là áp dụng kiến thức chuyên ngành xây dựng đã được tích lũy vào việc thực hành thiết kế công trình nhà ở chung cư C16 – Khu ĐT Trung Yên. Điều này sẽ giúp em củng cố kiến thức đã được học và tạo điều kiện làm quen với công việc trong tương lai. Thứ hai là lập một chương trình tự động dồn tải khung phẳng. Trong công tác thiết kế xây dựng nhà cao tầng, việc tính toán dồn tải thường khá khó khăn và tốn nhiều thời gian. Do đó, chương trình này được tạo ra với mục đích giảm bớt khối lượng công việc cho người thiết kế, tiết kiệm thời gian và công sức tính toán. Đó là lý do mà em đã lựa chọn để nghiên cứu và trước hết là áp dụng vào đề tài tốt nghiệp này của em. Tổng quan về thiết kế kết cấu nhà cao tầng I.1. Đặc điểm thiết kế nhà cao tầng Một số đặc điểm cụ thể được áp dụng trong đề tài tốt nghiệp Tải trọng và tác động nói chung Các loại tải trọng và tác động lên nhà cao tầng có thể kể đến được chia ra: tải trọng thường xuyên (tĩnh tải), tải trọng tạm thời (hoạt tải) và tải trọng đặc biệt. Tác động được coi là tải trọng tạm thời (biến dạng nền, co ngót nhiệt độ,..). Các loại tải trọng này (không kể tải động đất) được xác định theo TCVN2737:1995. Tải trọng động đất có thể xác định theo tiêu chuẩn SNEP-I-81. Tuy nhiên trong đề tài tốt nghiệp này công trình được giao thiết kế không nằm trong vùng có động đất. Giảm tải trọng sử dụng (hoạt tải). Khi số tầng của nhà tăng lên, xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở tất cả các tầng sẽ giảm, nên khi thiết kế các kết cấu thẳng đứng của công trình cao tầng người ta có đưa ra hệ số giảm tải. Qui định về hệ số giảm tải đực nêu cụ thể trong TCVN2737:1995 Tải trọng gió Tải trọng gió gồm hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động. Trong đó thành phần động đối với công trình cao dưới 40 m ở địa hình A, B không cần tính đến. Một nhân tố chủ yếu trong thiết kế nhà cao tầng là tác động của tải trọng gió gây ra nội lực và chuyển vị rất lớn. Theo sự tăng lên của chiều cao, chuyển vị ngang tăng lên rất nhanh gây ra một số hậu quả bất lợi như: làm kết cấu tăng thêm nội lực phụ làm ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của kết cấu ,gây tâm lý lo sơ cho người sử dụng (như làm nứt, gãy...tường và một số chi tiết trang trí) thậm chí gây phá hoại công trình. Mặt khác chuyển vị lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho con người khi làm việc và sinh sống trong đó. Qui định cụ thể về xác định tải trọng gió được nêu ra trong TCVN2737:1995. I.2. Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu Các giải pháp kết cấu. Việc lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho ngôi nhà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có các yếu tố cơ bản là như : Kích thước, hình dáng của ngôi nhà (kiến trúc) Yêu cầu công năng sử dụng Vật liệu dùng để chế tạo Về mặt lý thuyết cơ bản có các giải pháp kết cấu chịu lực cho nhà nhiều tầng như sau: Hệ tường chịu lực . Trong hệ này các cấu kiện chịu lực chủ yếu của nhà là các tường cường độ nhỏ, có tải trọng bản thân lớn. Khả năng truyền tải trọng ngang sang các bộ phận chịu lực khác kém do liên kết giữa tường và sàn yếu, các tường cứng làm việc như các công xôn có chiều cao tiết diện lớn nhưng khả năng chịu tải trọng ngang kém. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều cao nhỏ không thích hợp với vùng có tải trọng ngang lớn (gió, động đất .v.v.). Hệ khung chịu lực . Hệ này được tạo thành từ các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) liên kết cứng tại chỗ giao nhau giữa chung gọi là nút. Các khung phẳng lại 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 là trọng lượng bản thân nhỏ làm việc tốt khi chịu tải trọng đứng . Nhược điểm chính của hệ kết cấu này là không chịu được tải trọng ngang khi tăng chiều cao nhà Hệ vách chịu lực . Vách chịu lực về mặt cấu tạo như là tường chịu lực chỉ khác là vật liệu cấu tạo nên lõi là loại vật liệu (bê tông cốt thép ,cấu tạo từ thép có độ cứng tương đương . v. v.)có độ bền cao hơn lên gọi là vách hay tường cứng có khả năng chịu tải trọng đứng cũng như tải trọng ngang rất tốt nhưng tốn kém vật liệu nên ít được áp dụng độc lập. Hệ lõi chịu lực . Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Hệ lõi chịu lực có khả năng chịu lực ngang khá tốt và tận dụng được giải pháp bố trí giao thông. Tuy nhiên để hệ kết cấu thực sự tận dụng hết tính ưu việt thì hệ sàn của công trình phải có độ cứng đủ lớn để truyền tải trọng và phải có biện pháp thi công đảm bảo chất lượng vị trí giao nhau giữa các cấu kiện. Hệ hộp chịu lực . Hệ này truyền tải theo nguyên tắc các bản sàn được gối vào các kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tường ngoài mà không cần các gối trung gian bên trong. Giải pháp này thích hợp cho các công trình có chiều cao lớn (thường trên 80 tầng) Ngoài ra còn có các giải pháp hỗn hợp đang được áp dụng rất phổ biến hiên nay của các kiểu trên như: Hệ khung - tường chịu lực Hệ khung - lõi chịu lực Hệ khung - hộp chịu lực Hệ hộp - lõi chịu lực Hệ khung - hộp - tường chịu lực ở các hệ kết cấu hỗn hợp trong đó có sự hiện diện của khung, tuỳ theo cách làm việc của khung mà ta sẽ có sơ đồ giằng hoặc sơ đồ khung giằng. Sơ đồ giằng . Khi khung chỉ chịu được phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do các kết cấu cơ bản khác chịu (lõi, tường, hộp...). Trong sơ đồ này tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô cùng. Sơ đồ khung giằng Khi khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác. Trong trường hợp này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng). I.3. Các bước tính toán, thiết kế nhà cao tầng Lập mặt bằng kết cấu, đặt tên cho các cấu kiện và tiến hành lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện Lựa chọn và lập sơ đồ tính cho các cấu kiện chịu lực: khung phẳng hay khung không gian (phụ thuộc và mặt bằng kết cấu công trình) Xác định tải trọng tác dụng lên công trình Xác định các loại tải trọng: + Tĩnh tải + Hoạt tải + Tải trọng gió Tính toán và dồn tải về khung cho từng trường hợp riêng rẽ, lập sơ đồ các loại tải trọng Tính nội lực cho từng trường hợp tải, tổ hợp nội lực, chọn các cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng cấu kiện Phân tích lựa chọn phương án xác định nội lực khung Thống kê nội lực và tổ hợp nội lực, tìm nội lực nguy hiểm nhất Thống kê nội lực Nguyên tắc tổ hợp Kết quả tổ hợp Chọn và ấn định các cặp nội lực tính toán cho từng loại phần từ Thiết kế các cấu kiện của khung Thiết kế sàn Thiết kế dầm phụ Thiết kế cột Thiết kế dầm chính Thiết kế móng I.4. Các công thức tính toán – thiết kế cho các cấu kiện cột, dầm, sàn I.4.1. Sơ bộ lựa chọn kích thước tiết diện các cấu kiện I.4.1.1. Xác định chiều dày của bản Xác định chính xác chiều dày sàn có ý nghĩa rất quan trọng, vì chỉ thay đổi chiều dày của bản một vài centimetres thì khối lượng bêtông (BT) của toàn bộ bản sàn cũng thay đổi một lượng đáng kể (đương nhiên khối lượng BT toàn công trình sẽ tăng / giảm rất nhiều). Và do đó chiều dày của bản sàn hb được xác định theo công thức sau: Với sàn kê lên dầm: hb được chọn theo công thức sau: (2.1) (Giáo trình: “Sàn BTCT toàn khối”) Trong đó: m = (30 á 35) : với bản kê hai cạnh m = (40 á 45) : với bản kê bốn cạnh D = (0,8 á 1,4) : phụ thuộc vào loại tải trọng L : cạnh ngắn của ô bản Chọn m bé với bản đơn kê tự do và m lớn với bản liên tục. Chọn hb là một số nguyên theo cm để dễ thi công, đồng thời còn phải thỏa mãn theo điều kiện cấu tạo: hb ³ hmin. Với nhà mái bằng: hmin = 5cm; sàn nhà dân dụng: hmin = 6cm; sàn nhà công nghiệp: hmin = 7cm I.4.1.2. Xác định kích thước tiết diện dầm: Chiều cao tiết diện dầm được xác định theo công thức: (2.2) (Giáo trình: “Sàn BTCT toàn khối”) Trong đó: md = (8 á 12) : đối với dầm phụ md = (12 á 20) : đối với dầm chính md = (5 á 7) : đối với dầm công xôn Ld : nhịp của dầm Chiều rộng tiết diện dầm được xác định theo công thức: b = (0,3 á 0,5)hb (2.3) I.4.1.3. Xác định kích thước tiết diện cột Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức: (2.4) Trong đó: k = (0,9 á 1,1) : đối với cột chịu nén đúng tâm k = (1,2 á 1,5) : đối với cột chịu nén lệch tâm Rn : cường độ chịu nén tính toán của hệ thống N : lực dọc tính toán tác dụng lên cột (2.5) Trong đó: q : tải trọng phân bố đều theo diện tích của một tầng S : diện tích chịu tải cho một cột ở tầng một n : số tầng kể từ móng I.4.2. Lý thuyết tính toán và dồn tải trọng về khung Dầm của sàn có bản kê bốn cạnh (Hình 1) Tải trọng từ bản truyền cho dầm xác định gần đúng bằng cách phân chia theo tiết diện truyền tải. Từ các góc bản kẻ các đường phân giác và nối các giao điểm lại sẽ được những hình tam giác và hình thang. Đó là những diện tích truyền tải. Như vậy, tải trọng từ bản truyền lên dầm theo phương cạnh ngắn có dạng tam giác và theo phương cạnh dài có dạng hình thang. Trị số lớn nhất của tải trọng: qd = q.l1 (l1 là cạnh bé của ô sàn). Ngoài ra còn có tải trọng tĩnh phân bố đều do trọng lượng bản thân dầm go. Khi tính nội lực của dầm theo sơ đồ khớp dẻo lấy nhịp tính toán l bằng khoảng cách giữa mép các cột. Để đơn giản có thể lấy nhịp tính toán l bằng khoảng cách giữa các mép dầm (sẽ tăng lên chút ít), còn với nhịp biên lấy l bằng khoảng cách từ mép dầm đến tâm gối tựa trên tường. Mômen uốn trong dầm liên tục khi tính có kể đến biến dạng dẻo xác định như sau: ở nhịp biên và gối thứ hai: ở nhịp giữa và gối giữa: Trong đó: l : nhịp tính toán của dầm Mo: Mômen uốn lớn nhất của dầm kê tự do hai đầu chịu tải trọng do bản truyền xuống - Với tải trọng phân bố tam giác: - Với tải trọng hình thang: trong đó: Khi tính nội lực theo sơ đồ đàn hồi có thể dùng các bảng lập sẵn với sơ đồ tải trọng đã cho. Cũng có thể biến đổi tải trọng phân bố theo tam giác và hình thang thành tải trọng phân bố đều tương đương qtd để tính toán hoặc tra bảng các Mômen ở gối tựa, sau đó dùng quy tắc của cơ học kết cấu để thành lập biểu đồ Mômen cho toàn dầm. Với tải trọng tam giác: Với tải trọng hình thang: Tải trọng tương đương toàn phần: I.4.3. Tính toán và thiết kế cấu kiện chịu uốn có tiết diện chữ nhật Trước hết cần phân biệt hai trường hợp đặt cốt thép: Trường hợp đặt cốt thép đơn: khi chỉ có đặt trong vùng chịu kéo và đặt theo cấu tạo trong vùng chịu nén. Trường hợp đặt cốt kép: khi có đặt trong vùng chịu kéo và đặt trong vùng chịu nén. I.4.3.1. Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn (Hình 2) Sơ đồ ứng suất: Lấy trường hợp phá hoại thứ nhất (phá hoại dẻo) làm cơ sở để tính toán. Sơ đồ ứng suất dùng để tính toán tiết diện theo trạng thái giới hạn lấy như sau: + ứng suất trong cốt thép chịu kéo Fa đạt tới cường độ chịu kéo tính toán Ra + ứng suất trong vùng bêtông chịu nén đạt tới cường độ chịu nén tính toán Rn. Sơ đồ ứng suất có dạng hình chữ nhật, vùng BT chịu kéo không được tính cho chịu lực. b) Các công thức cơ bản: Vì hệ lực gồm các lực song song nên chỉ có hai phương trình cân bằng có ý nghĩa độc lập: + Tổng hình chiếu của các lực lên phương trục dầm bằng không: (2.8) + Tổng Mômen của các lực đối với trục đi qua điểm đặt hợp lực của cốt chịu lực kéo và thẳng góc với mặt phẳng uốn phải bằng không, do đó: (2.9) + Điều kiện cường độ khi tính theo trạng thái giới hạn (tức là điều kiện đảm bảo cho tiết diện không vượt quá trạng thái giới hạn về cường độ) như sau: Từ (2.9) ta có: (2.10a) Vậy (2.8) và (2.10) là các công thức cơ bản để tính kết cấu kiện chịu uốn có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn. Trong công thức trên: M : Mômen uốn lớn nhất mà dầm phải chịu, do tải trọng tính toán gây ra : Cường độ chịu nén tính toán của bê tông : Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép : Chiều cao của vùng bê tông chịu nén b : Bề rộng tiết diện ho :Chiều cao làm việc của tiết diện h : Chiều cao của tiết diện a : Chiều dày lớp bảo vệ Fa : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo c) Điều kiện hạn chế: - Để đảm bảo không xảy ra phá hoại dẻo thì cốt thép Fa không được quá nhiều, khi đó cần phải hạn chế Fa và tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng nén x. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng trường hợp phá hoại dẻo xảy ra khi: (2.11) - Giá trị phụ thuộc vào mác bê tông và nhóm cốt thép, biến thiên trong khoảng (0,3 0,6) và được lấy theo phụ lục 6 (Giáo trình “Kết cấu BTCT 1”) Thay (2.11) vào (2.8) ta có: (2.12) Gọi - Tuy nhiên nếu cốt thép quá ít sẽ xảy ra sự phá hoại đột ngột (phá hoại giòn) ngay sau khi bê tông bị nứt (lực kéo do cốt thép chịu). Để tránh điều đó phải đảm bảo điều kiện : - Giá trị được xác định từ điều kiện khả năng chịu mômen của dầm bê tông cốt thép không nhỏ hơn khả năng chịu mômen của dầm bê tông không có cốt thép. Thông thường lấy = 0,5% d) Tính toán tiết diện: - Có thể sử dụng các công thứ cơ bản (2.8) và (2.10) để tính toán cốt thép, tính tiết diện bê tông hay tính khả năng chịu lực của tiết diện. Tuy vậy để tiện cho tính toán bằng công cụ thô sơ, người ta thường biến đổi số và thành lập các bảng tính như sau: Đặt , các công thức cơ bản có dạng: (2.13) (2.14) (2.15) Trong đó ; Trong phụ lục 7 (Giáo trình “Kết cấu BTCT 1”) thể hiện mối liên kết giữa các hệ số - Điều kiện hạn chế có thể viết thành: - Trong quá trình thiết kế thường gặp phải bài toán sau: Bài toán tính cốt thép: Biết Mômen M; kích thước tiết diện bh; mác bê tông và nhóm cốt thép. Yêu cầu tính . Căn cứ vào mác bê tông và nhóm cốt thép, tra bảng ra ao (có thể tra ra hệ số Ao). Tính , trong đó được giả thiết: = (1,5 2) cm đối với bản có chiều dày (6 12) cm; = (3 6) cm (hoặc lớn hơn) đối với dầm. Đây là bài toán với 2 phương trình (lấy từ 2 công thức cơ bản (2.8) và (2.10)) và hai ẩn số là và từ hai phương trình đó. Nếu dùng các bảng lập sẵn để tính thì từ (2.14) tính: (2.16) Nếu (tức ) thì từ A tra bảng ra g. Diện tích cốt thép được tính theo (2.15) (2.17) Tính và phải đảm bảo . Kích thước tiết diện sẽ hợp lý hơn khi đối với bản, và đối với dầm. Sau khi chọn và bố trí cốt thép cần kiểm tra lại giá trị thực tế của a, nếu nó sai lệch nhiều với giá trị giả thiết thì phải tính lại. + Nếu thì phải tăng kích thước tiết diện, tăng mác bê tông để đảm bảo điều kiện hạn chế . Cũng có thể đặt cốt thép vào vùng nén để giảm . Bài toán kiểm tra cường độ: Biết kích thước tiết diện, , mác bê tông và nhóm thép. Yêu cầu tính khả năng chịu lực (Tính theo công thức (2.9)). Đây là bài toán hai phương trình với hai ẩn số và . Có thể giải trực tiếp từ (2.8) và (2.9). Nếu sử dụng bảng thì từ (2.12) tính toán như sau: + Nếu thì tra bảng ra A và tính được: (2.18) + Nếu tức là cốt thép quá nhiều,bê tông vùng chịu nén bị phá hoại trước. Khả năng chịu lực được tính theo cường độ của vùng bê tông chịu nén, khi đó ta có: hay và I.4.3.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt kép (Hình 3) Trong khi tính toán cốt đơn, nếu , tức là điều kiện hạn chế (2.11) không được đảm bảo thì có thể đặt cốt thép chịu kéo vào vùng chịu nén. Trong tiết diện vừa có cốt thép chịu kéo, vừa có cốt thép chịu nén, ’ gọi là tiết diện đặt cốt kép. Tuy vậy không đặt quá nhiều cốt thép vì lý do kinh tế. Thông thường khi thì nên tăng kích thước tiết diện hoặc tăng mác bê tông cho rồi mới tính cốt thép chịu nén. a) Sơ đồ ứng suất: Sơ đồ ứng suất được thể hiện trong hình vẽ 4.7 (Giáo trình “BTCT1”). Nội dung chính của nó là sơ đồ ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt tới cường độ tính toán và ứng suất trong cốt thép chịu nén đạt tới cường độ chịu nén tính toán ’, ứng suất trong bê tông chịu nén đạt tới cường độ chịu nén tính toán và sơ đồ phân bố ứng suất trong vùng bê tông chịu nén lấy là hình chữ nhật. Cường độ chịu nén tính toán ’ lấy ra như sau: Khi lấy =’ b) Các công thức cơ bản: - Trên cơ sở sơ đồ ứng suất, ta viết được hai phương trình cân bằng sau đây: (2.19) (2.20) - Điều kiện cường độ sẽ như sau: (2.21) - Nếu dùng ký hiệu: , thì (2.19) và (2.21) có dạng: (2.22) (2.23) c) Điều kiện hạn chế: - Để không xảy ra phá hoại giòn từ phía sau vùng bê tông chịu nén, phải thỏa mãn điều kiện: hoặc hoặc (2.24) - Để cho ứng suất trong cốt thép chịu nén đạt tới trị số ’ phải thỏa mãn điều kiện: (2.25) d) Tính toán tiết diện: a. Bài toán tính cốt thép và (Biết các yếu tố khác: ) + Đầu tiên phải kiểm tra sự cần thiết đặt cốt kép: (2.26) + Hai phương trình (2.22) và (2.23) có thể chứa 3 ẩn số là a,, vì vậy phải chọn trước giá trị của một ẩn số để tính hai ẩn còn lại. Để lợi dụng hết khả năng chịu nén của bê tông, ta có thể chọn hoặc . Thay vào (2.23) ta được: (2.27) Từ (2.22) tính được: (2.28) b. Bài toán kiểm tra cường độ: Biết ,,,,’. Tính . - Bài toán chỉ có hai ẩn số là a và với hai phương trình cơ bản. Từ (2.22) rút ra: (2.29) - Có thể xảy ra các trường hợp sau: + Nếu thì lấy hoặc để tính (2.30) + Nếu (tức <2.’) thì sử dụng công thức (2.30) để tính + Nếu thì từ a tra bảng hay tính rồi tính khả năng chịu lực theo công thức sau: (2.31) I.4.3.3. Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng a) Sự phá hoại theo tiết diện nghiêng: ở những đoạn dầm có lực cắt lớn, ứng suất pháp do mômen và ứng suât tiếp do lực cắt sẽ gây ra những ứng suất kéo chính nghiêng với trục dầm một góc a nào đó và có thể làm xuất hiện những vết nứt nghiêng. Các cốt thép dọc, cốt đai và cốt xiên đi qua khe nứt nghiêng sẽ chống lại sự phá hoại theo tiết diện nghiêng. Cũng có thể hiểu sự phá hoại này như sau: Trên tiết diện nghiêng có sự tác dụng của mômen uốn và lực cắt. Mômen uốn có xu hướng làm quay hai phần dầm theo phương vuông góc với trục dầm. Cốt dọc, cốt đai và cốt xiên có tác dụng chống lại sự tách hai phần dầm đó (do lực cắt), cốt dọc cũng có tác dụng chịu lực cắt (chống lại sự tách) nhưng người ta không kể đến trong tính toán vì cốt dọc đặt vuông góc với phương của lực cắt đó. Sự phá hoại trên tiết diện nghiêng có liên quan đến mômen và lực cắt. Nhưng cho đến nay, trong thiết kế vẫn tách riêng việc tính cốt đai, cốt xiên theo lực cắt với việc tính cường độ trên tiết diện nghiêng theo mômen. b) Các điều kiện khống chế khi tính lực cắt: - Khi bê tông đã đủ khả năng chịu lực cắt, thể hiện bằng điều kiện: (2.32) - Thì không cần tính toán mà chỉ cần đặt cốt đai, cốt xiên theo cấu tạo. Trong đó: : đối với dầm : đối với bản - Để đảm bảo bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén, cần phải thỏa mãn điều kiện: (2.33) Trong đó: : đối với bê tông mác 400 : đối với bê tông mác 500 : đối với bê tông mác 600 Trong (2.32) và (2.33): là kích thước của tiết diện vuông góc tại điểm đầu của khe nứt nghiêng với b là bề rộng của tiết diện hình chữ nhật, bề rộng sườn của tiết diện hình chữ I và chữ T. Khi không thỏa mãn điều kiện (2.33) thì phải tăng kích thước tiết diện hoặc tăng mác bê tông. c) Điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng: - Dựa vào sơ đồ tính toán trên hình 4.12 ta có thể viết được điều kiện cường độ như sau: (2.34) (2.35) Trong đó: : lực cắt tính toán tại tiết diện đi qua điểm đầu của khe nứt nghiêng : mômen tính toán tại tiết diện đi qua điêm cuối của khe nứt nghiêng : cường độ tính toán của cốt đai và xiên khi tính toán trên tiết diện nghiêng : các cánh tay đòn của lực : diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt xiên : diện tích tiết diện ngang của một lớp cốt đai: : diện tích tiết diện ngang của một nhánh cốt đai : số nhánh cốt đai : khả năng chịu cắt của bê tông vùng nén, được xác định theo công thức thực nghiệm đối với bê tông nặng: (2.36) Với C là hình chiếu của tiết diện lên phương trục dầm. Dùng điều kiện cường độ (2.34) để tính toán cốt đai và cốt xiên. Còn điều kiện (2.35) sẽ được thỏa mãn bằng một số biện pháp cấu tạo và tính toán bổ xung. d) Tính toán cốt đai khi không đặt cốt xiên: d1. Tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất: - Khi không có cốt xiên, điều kiện cường độ (2.34) sẽ như sau: (2.37) Trong đó: (2.38) U: khoảng cách giữa các cốt đai. Từ đó ta có: Gọi là khả năng chịu lực cắt trên tiết diện nghiêng C. Quan hệ giữa và C được thể hiện trên hình vẽ (2.21 – Giáo trình “BTCT1”). Trong đó là tiết diện nghiêng yếu nhất. Ta gọi là tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. Giá trị được tính: (2.39) Khả năng chịu lực của tiết diện nghiêng yếu nhất: (2.40) d2. Tính khoảng cách giữa các cốt đai Cốt đai trong dầm được xác định bởi ba đại lượng: đường kính, số nhánh và khoảng cách giữa các nhánh u. Người ta thường căn cứ vào độ lớn của dầm để giả thiết trước đường kính của cốt thép và số nhánh rồi tính khoảng cách u theo lực cắt Q. Điều kiện đảm bảo cường độ trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là: (2.41) Kết hợp (3.44) và (3.47) ta có khoảng cách tính toán của cốt đai: U (2.42) Đồng thời cũng phải tránh trường hợp phá hoại theo tiết diện nghiêng nằm giữa hai cốt đai. Khi đó chỉ có bê tông chịu cắt. Điều kiện cường độ là: Q (2.43) Để tăng mức độ an toàn, tiêu chuẩn thiết kế quy định: Khoảng cách cấu tạo của cốt đai. Cốt đai có thể đặt với khoảng cách đều trên toàn dầm. Để tiết kiệm, ở đoạn dầm có lực cắt nhỏ (ví dụ: Với dầm đơn giản chịu lực phân bố đều, vùng giữa dầm có lực cắt bé) có thể đặt thưa hơn. Tiêu chuẩn thiết kế quy định khoảng cách cốt đai phải nhỏ hơn khoảng cách cấu tạo: Trên đoạn dầm gần gối tựa (lực cắt lớn): Khi chiều cao dầm hÊ450cm: u Khi chiều cao dầm h³450cm: u Trên đoạn giữa dầm: Khi chiều cao dầm h>300 cm: u Đoạn dầm gần gối tựa lấy bằng nhịp khi dầm chịu tải trọng phân bố đều lấy bằng khoảng cách từ gối đến lực tập trung đầu tiên (nhưng không bé hơn nhịp dầm) khi dầm chịu lực tập trung. Khoảng cách thiết kế của cốt đai: Sau khi tính được khoảng cách của cốt đai u, khoảng cách thiết kế của cốt đai phải lấy nhỏ hơn hoặc bằng giá trị nhỏ nhất trong các giá trị đã tính được ở trên. Tức là: u (utt, uct, umax) (2.44) Đồng thời khoảng cách cốt đai cũng cần lấy chẵn đến đơn vị cm cho dễ thi công. I.4.4. Cấu kiện chịu nén I.4.4.1. Cấu kiện chịu nén đúng tâm chữ nhật Tiết diện cốt thép của cột chịu nén đúng tâm: Trong đó: N: Lực dọc Rn: Cường độ chịu nén của bê tông Rn: Cường độ chịu kéo của thép Fb: Diện tích tiết diện ngang của cột. : Hệ số uốn dọc (Tra bảng) Kiểm tra hàm lượng cốt thép 0,4 m 3,5% I.4.4.2. Cấu kiện chịu nén lệch tâm chữ nhật Đặt cốt thép đối xứng Tính độ lệch tâm ban đầu e0: e0=e01+eng Độ lệch tâm do nội lực: Độ lệch tâm ngẫu nhiên: (sai số do thi công) nhưng luôn lớn hơn 2 cm. Hệ số uống dọc: Lực kéo tới hạn: Trong đó: S: Hệ số kể đến độ lệch tâm Khi e0<0,05h lấy S = 0,84 Khi 0,05h < e0 < 5h lấy Khi e0 < 5h lấy S = 0,122 Kdh: Hệ số kể tới tính chất dài hạn của tải trọng Nếu không tách riêng Mdh, Ndh, thì lấy Kdh=2 Nếu Mdh ngược dấu với M thì Mdh lấy dấu âm. Nếu Kdh<1 thì lấy Kdh = 1. Mdh, Ndh là Mômen và lực dọc do tải trọng dài hạn gây ra. Ea, Eb: Modul đàn hồi của thép và bê tông Ja: là Mômen quán tính của thép: Ja= mt.b.ho.(0,5.h – a)2 Giả thiết: mt = 0,8 á1,2% (Hàm lượng thép tổng thể) Xác định độ lệch tâm tính toán: Xác định trường hợp lệch tâm: Nếu x < a 0.h0 thì xảy ra lệch tâm lớn Nếu x a0.h0 thì xảy ra lệch tâm bé Giá trị a 0 phụ thuộc vào mác bê tông và nhóm thép. Tính toán cốt thép dọc Với trường hợp lệch tâm lớn (x < a0.h0) Nếu x> 2.a’ Nếu x 2.a’ Kiểm tra hàm lượng m min m m max với m min = 3,5%; m max = 0,4% m =x 100% Nếu m khác nhiều với m gt thì dùng m tính lại Ndh và (chỉ nên lấy < 0,25%) Với trường hợp lệch tâm bé (x > a 0.h0) Tính x, kiểm tra: Nếu e0 0,2h0 thì: x = h - .e0 Nếu e0 0,2h0 thì: x = 1,8 (e0gh - e0) + a 0.h0 e0gh = 0,4 (1,25h - a 0.h0) Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép: m Cấu tạo cốt thép: Cốt dọc chịu lực có đường kính từ 12 đến 40mm. Khi cạnh tiết diện lớn hơn 20 cm thì nên dùng cốt thép có đường kính tối thiểu là 16mm. Trong cấu kiện chịu nén đúng tâm, cốt dọc thường đặt đối xứng với hai trục đối xứng của tiết diện. Gọi Fat là tổng diện tích cốt thép dọc, Fb là diện tích tiết diện ngang của cấu kiện và x 100% thì à t không vượt quá 3% và không được nhỏ hơn m min Trong cấu kiện chịu nén lệch tâm, thường gọi Fa’ là cốt thép đặt trên cạnh chịu nén nhiều, Fa là cốt thép đặt trên cạnh đối diện (phía chịu kéo hoặc chịu nén ít). Nếu bố trí cho Fa= Fa’ ta có tiết diện đặt cốt thép đối xứng. Tỉ số phần trăm cốt thép tính riêng cho Fa và Fa’ là: = x 100% =x 100% Fb – diện tích làm việc của tiết diện (tiết diện chữ nhật và chữ T có Fb). Trị số và không được nhỏ hơn min và trì số t = + t không nên vượt quá 3,5%. Thông thường t = 0,5% 1,5%. Tỉ số phần trăm cốt thép tối thiệu min đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm là như sau: min% Độ mảnh 0,05 l 17 hoặc l h 5 0,1 17 < l 35 hoặc l h 10 0,2 35< l 83 hoặc l h 24 0,25 l >83 Đối với cấu kiện chịu nén trung tâm, tính độ mảnh theo cạnh bé của tiết diện và giá trị min lấy gấp đôi giá trị cho ở trên. Khi chiều cao h của tiết diện lớn hơn 50 cm thì đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm, ngoài cốt dọc chịu lực đặt trên cạnh b còn phải đặt cốt dọc cấu tạo trên cạnh h. Đường kính của cốt này không nhỏ hơn 12 mm và khoảng cách giữa chúng phải nhỏ hơn 40 cm. Cốt thép đai trong cấu kiện chịu nén có tác dụng giữ ổn định cho cốt dọc chịu nén không sai lệch vị trí khi thi công và khi chịu lực. Và cốt đai cũng có tác dụng chịu lực cắt. Người ta chỉ tính cốt đai khi cấu kiện phải chịu lực. II. Thiết kế chung cư C16 Khu đô thị trung yên II.1. Tìm hiểu kiến trúc công trình I.1.1. Kiến trúc công trình I.1.1.1. Giải pháp mặt bằng Công trình gồm 10 tầng và tầng tum. Tầng 1 gồm nhà để xe, sảnh dẫn lối vào, các phòng làm việc và quản lý, các phòng giao dịch, phòng bán hàng, kho và máy bơm. Tầng 2 bao gồm 2 khu vực, khu vực ở và khu vực vui chơi, giải trí. Khu vực nhà ở gồm 6 căn hộ; mỗi căn hộ gồm 1 phòng khách, 2 phòng ngủ, phòng vệ sinh và phòng ăn và bếp nấu. Khu vực giải trí là một không gian rộng có thể chơi các môn thể thao trong nhà. Tầng 3 đến tầng 5 là các phòng ở giống như khu vực ở của tầng 2. Giao thông giữa các tầng gồm 2 cầu thang bộ và 2 cầu thang máy. Tầng 6 đến tầng 10 là các tầng dùng để ở, mỗi tầng gồm 4 căn hộ, mỗi căn hộ có 1 phòng khách, 3 phòng ngủ, phòng vệ sinh và phòng ăn và bếp nấu. Tầng tum là tầng dùng để chống nóng, cách nhiệt và khoang kỹ thuật của cầu thang máy, bể chứa nước. Tầng mái bằng bêtông cốt thép có lợp ngói để tạo khối kiến trúc. I.1.1.2. Giải pháp mặt đứng Mặt đứng thể hiện phần kiến trúc bên ngoài của công trình, góp phần để tạo thành quần thể kiến trúc, quyết định đến nhịp điệu kiến trúc của toàn bộ khu vực kiến trúc. Nhà C16 gồm 2 mặt đứng giáp với các đường giao thông trong khu chung cư, 2 mặt còn lại giáp với các nhà C17 và C18. Mặt đứng công trình được trang trí bởi các ô cửa kính tạo cảm giác thoáng mát, cùng với các ban công và cột để tạo khối kiến trúc, cùng với nhà C17 tạo thành khoảng không gian kiến trúc rộng lớn, cảm giác thoải mái đối với người ở. I.1.1.3. Giải pháp kết cấu Công trình có kết cấu khung chịu lực, tường xây bao che dày 220mm, tường ngăn dày 110mm. Sàn sườn toàn khối, với 2 lõi cầu thang máy. Công trình gồm 2 đơn nguyên, một đơn nguyên chính 12 tầng, chiều cao mỗi tầng là 3,6m; cốt ±000 cao hơn 1m so với mặt đất thiên nhiên; kích thước các lưới cột là 6,4m ´6,4m. Kích thước tiết diện cột của đơn nguyên chính là 70x70cm đối với tầng 1 đên tầng 4, 60´60cm đối với các tầng 5 đến tầng 8, các tầng từ tầng 9 đến tầng 12 có tiết diện cột là 50x50cm. Có hành lang thông suốt giữa các phòng và 2 cầu thang. Đơn nguyên phụ gồm 2 tầng, kết cấu khung chịu lực, sàn sườn toàn khối. Được ngăn cách bởi đơn nguyên chính bằng khe lún. Kích thước lưới cột là 6,4´6,4m. Trên có làm giàn trang trí, cốt ±000 cao hơn 1m so với mặt đất thiên nhiên. chiều cao mỗi tầng là 3,6m; kích thước tiết diện cột là 30´30cm, có 1 cầu thang bộ thông giữa 2 tầng, giữa các phòng thông nhau bằng hành lang có ban công. I.1.1.4. Trình tự thiết kế + Xác định vật liệu dùng thiết kế + Lựa chọn sơ bộ các kích thước cấu kiện + Xác định tải trọng công trình + Tính nội lực khung không gian: Dùng phần mềm SAP2000 ver8.13 để tính + Thiết kế sàn tầng điển hình + Thiết kế cầu thang bộ + Thiết kế cốt thép cho khung trục B + Thiết kế móng cho khung trục B II.2. Thiết kế kết cấu công trình Mặt bằng kết cấu II.2.1. Cơ sở tính toán kết cấu Giải pháp kiến trúc Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động TCVN2737-1995 Kiến thức của môn cơ học kết cấu Căn cứ vào các tiêu chuẩn, chỉ dẫn, tài liệu được ban hành. Căn cứ vào cấu tạo bê tông cốt thép và các vật liệu Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép TCVN5574-1991 II.2.2. Chọn vật liệu cho các kết cấu Sàn : Bê tông mác 300# có Rn = 130 kG/cm2 Thép chịu lực và cấu tạo : AI có Ra = 2300 kG/cm2 Dầm và cột: Bê tông mác 300# có Rn = 130 kG/cm2 Thép chịu lực AII có Ra = Ra’ = 2800 kG/cm2 Thép cấu tạo AI có Rad = 1800 kG/cm2 II.2.3. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện II.2.3.1. Chọn kích thước sàn Trong đó: D=(0.8y1.4) phụ thuộc vào tải trọng, đối với nhà cao tầng tải trọng lớn nên ta lấy D=1 m = (40y45) ta lấy m=45; l = 6.4 m là nhịp ô bản hb = = 0.142 (m) = 14,2 (cm) Vậy ta chọn chiều dày của bản là : hb =14 cm II.2.3.2. Chọn bề dầy vách Thông thường chiều dày tối thiểu của vách nằm trong phạm vi là từ 12ữ14cm do điều kiện thi công đổ bê tông ở hiện trường bắt buộc. Chiều dày tối thiểu của lõi : t ht /20. Trong đó: ht chiều cao thông thủy của tầng nhà . Vậy ta có : t 3,6 / 20 = 0,18m = 18cm, Chọn chiều dày của lõi là 22cm. II.2.3.3. Chọn kích thước dầm Công thức chọn sơ bộ : trong đó mdc=(8 á12.) , mdp=(12 á20.) Dầm D1 nhịp l= 6,4(m) ị . Chọn b=30cm, hd=60 cm Dầm phụ D2 nhịp l = 6,4 (m) ị. Chọn b=22 cm, hd=40 cm II.2.3.4. Chọn kích thước cột Khi lựa chọn kích thước cột thì ta phải dựa vào độ lớn của ngoại lực tác dụng lên cột và theo điều kiện ổn định của cột. Diện tích tiết diện ngang của cột có thể chọn sơ bộ như sau: Trong đó: K= (1.2á1.5 ) là hệ số đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm. Lực dọc tính toán được xác định sơ bộ: N =1200´6,4´6,4´10=491520(kG) 1300 : tĩnh tải và hoạt tải lấy sơ bộ trên 1m2 sàn. 10 : số sàn. Bê tông mác 300# có Rn=130 (kg/cm2) Chọn: Tầng 1 á 4 có b ´ h = 70 x 70 (cm) Tầng 5 á 8 có b ´ h = 60 x60 (cm.) Tầng 9 á 10 có b ´ h = 50 x50 (cm.) Kiểm tra điều kiện ổn định: II.2.4. Xác định tải trọng công trình áp dụng TCVN 2737:1995 TCVN 299: 1999 II.2.4.1. Đơn vị sử dụng - Chiều dày các cấu kiện: mm - Trọng lượng riêng (g): kG/m3 - Tải phân bố đều: kG/m2 - Tải tập trung: kG - Bề rộng diện đón gió: m II.2.4.2. Tải trọng sàn mái Các lớp tải trọng Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán Mái ốp ngói13v/m2 3.10 kG/v 40 1.1 44.3 Đan BT dày 14cm 140 2500 350 1.1 385.0 Lớp vữa ốp ngói 2cm 20 1800 36 1.3 46.8 Lớp vữa trát dày 1.5cm 15 1800 27 1.3 35.1 -Tổng tĩnh tải 453.3 511.2 - Hoạt tải: 30 1.3 39.0 II.2.4.3. Tải trọng sàn tầng tum cốt +39,6m Các lớp sàn Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán Gạch lá nem dày 2cm 20 2200 44 1.1 48.4 Chống thấm 2giấy3 dầu 0 20 kG/m2 20.0 1.2 24.0 Lớp vữa xi măng lót 2cm 20 1800 36 1.3 46.8 Lớp BT xỉ cách nhiệt dày 12cm 120 500 60 1.3 78.0 Đan BTCT dày 14cm 140 2500 350 1.1 385.0 Vữa trát trần 1.5cm 15 1800 27 1.3 35.1 - Tổng tĩnh tải: 537 617.3 - Hoạt tải mái không sử dụng: 75 1.3 97.5 II.2.4.4. Sàn BTCT tầng 2 – 10 Các lớp sàn Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - Lớp gạch Ceramic 300x300 10 2000 20 1.1 22.0 - 1 lớp vữa láng dày 20 20 1800 36 1.3 46.8 - Bản sàn BT chịu lực. 140 2500 350 1.1 385.0 - Lớp trát trần. 15 1800 27 1.3 35.1 - Tổng tĩnh tải: 433 488.9 - Hoạt tải hành lang phòng ở: 300 1.2 360.0 - Hoạt tải phòng ở: 150 1.3 195.0 II.2.4.5. Sàn WC tầng 2 – 10 Các lớp sàn Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - Lớp gạch Ceramic 300x300 10 2000 20 1.1 22.0 - 1 lớp vữa láng dày 20 20 1800 36 1.3 46.8 - Bản sàn BT chịu lực. 120 2500 300 1.1 330.0 - Lớp trát trần. 15 1800 27 1.3 35.1 - Trần nhựa 40 1.1 44.0 - Tổng tĩnh tải: 383 433.9 - Hoạt tải 150 1.3 195.0 II.2.4.6. Cầu thang Các lớp sàn Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - Đá lát mặt bậc 10 2000 20 1.3 26.0 - 1 lớp vữa láng dày 20 10 1800 36 1.3 46.8 - Bậc gạch 130 1800 234 1.3 304.2 - Bản sàn BT chịu lực. 70 2500 175 1.1 192.5 - Lớp trát đáy bản 10 1800 27 1.3 35.1 - Tổng tĩnh tải: 492 553.8 - Hoạt tải 300 1.2 360.0 II.2.4.7. Tường xây (đơn vị kG-m) a) Tường xây loại 1 (không cửa) Các lớp Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - 2 lớp trát. 30 1800 54 1.3 70.2 - Gạch xây. 220 1800 396 1.1 435.6 - Tải tường phân bố trên 1m2 505.8 b) Tường xây loại 2 (có cửa) Các lớp Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - 2 lớp trát. 30 1800 54 1.3 70.2 - Gạch xây. 220 1800 396 1.1 435.6 - Tải tường phân bố trên 1m2 0.8 404.64 c) Tường xây loại 3 (không cửa) Các lớp Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - 2 lớp trát. 30 1800 54 1.3 70.2 - Gạch xây. 110 1800 198 1.1 217.8 - Tải tường phân bố trên 1m2 288 d) Tường xây loại 4 (có cửa) Các lớp Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - 2 lớp trát. 30 1800 54 1.3 70.2 - Gạch xây. 110 1800 198 1.1 217.8 - Tải tường phân bố trên 1m2 0.8 230.4 e) Tường xây loại 5 (tường thu hồi) Các lớp Chiều dày lớp g TT tiêu chuẩn Hệ số vợt tải TT tính toán - 2 lớp trát. 30 1800 77 1.3 100.0 - Gạch xây. 220 1800 564 1.1 620.7 - Tải tường phân bố trên m dài: 720.8 II.2.4.8. Tải trọng bản thân các cấu kiện Phần tải trọng này chương trình SAP 2000 sẽ tự tính dựa trên kích thước cấu kiện và vật liệu khai báo đầu vào của chương trình. II.2.4.9. Tải trọng gió Công trình có hình vuông, ta xét tải trọng gió nguy hiểm nhất thổi theo phương đường chéo tác động lên công trình. áp lực gío lớn nhất sẽ được qui về hai phương dọc và ngang nhà và được tính với các hệ số khí động tương ứng. Cao trình đỉnh mái ở +39,6m < 40 m, nên theo qui định của TCVN2737, tải gió được tính theo thành phần gió tĩnh. Tải gió được coi như phân bố đều trên từng tầng theo chiều cao với giá trị lấy bằng giá trị tại cao trình sàn tầng trên nó. Thành phần gió tĩnh được xác định theo công thức Trong đó: W0 = 95kG/m2 lấy theo TCVN2737:1995 theo phân vùng khí hậu IIB (Hà Nội)). Hệ số khí động c = 0,8 đối với phía gió đẩy; c= 0,6 đối với phía gió hút k là hệ số phụ thuộc vào chiều cao và dạng địa hình, tra [1]_Bảng 5 1,2 – hệ số tin cậy đối với tải trọng gió qtt coi như phân bố đều theo tầng và được lấy theo hệ số k ở sàn tầng trên B = 6,4m là diện đón gió Như đã phân tích ở trên, áp lực theo phương đường chéo Wtc phải được phân về hai phương dọc và ngang nhà (phương x và phương y) Wx = Wy = = = 67,18.k.c (kG/m2) Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:Đơn vị (kG_m) Các tầng Hệ số k. Wtcxday qttday Wtcxhut qtthut - Mặt đất, đến cốt +0.0m 0.800 42.99 330.18 32.24 247.63 - Tầng 1, đến cốt +3.6m 0.864 46.43 356.59 34.82 267.45 - Tầng 2, đến cốt +7,2 m 0.957 51.42 394.89 38.56 296.17 - Tầng 3, đến cốt +10,8 m 1.029 55.29 424.61 41.47 318.46 - Tầng 4, đến cốt +14,4 m 1.084 58.25 447.39 43.69 335.54 - Tầng 5, đến cốt +18 m 1.120 60.19 462.25 45.14 346.69 - Tầng 6, đến cốt +21,6 m 1.153 61.98 476.04 46.49 357.03 - Tầng 7, đến cốt +25,2 m 1.186 63.73 489.41 47.79 367.06 - Tầng 8, đến cốt +28,8 m 1.218 65.47 502.78 49.10 377.09 - Tầng 9, đến cốt +32,4 m 1.240 66.66 511.94 49.99 383.96 - Tầng 10, đến cốt +36,0 m 1.262 67.82 520.86 50.87 390.64 - Tầng mái, đến cốt +39,6 m 1.283 68.95 529.53 51.71 397.14 Tải trọng tính toán gió đẩy phân bố trên mái: kg/m2. Tải trọng tính toán gió hút phân bố trên mái: kg/m2. II.2.5. Tính nội lực khung không gian Nội lực khung không gian được tính bằng phần mềm SAP2000, để tính nội lực khung không gian ta làm lần lượt theo các bước: + Khai báo Vật liệu các cấu kiện + Khai báo các kích thước tiết diện + Khai báo các trường hợp tải: Có các trường hợp tải sau - Tĩnh tải - Hoạt tải: khung không gian ta chất hoạt tải toàn bộ và hoạt tải được nhân với hệ số giảm tải được qui định ở dưới. - Gió X âm ngược chiều phương OX - Gió X dương cùng chiều phương OX - Gió Y âm ngược chiều phương OY - Gió Y dương cùng chiều phương OY (Trường hợp tải gió theo 1 phương bao gồm cả gió đẩy, gió tĩnh và gió động) + Tiến hành vẽ sơ đồ tính khung không gian + Gán tải trọng lên sơ đồ ứng với các trường hợp tải ở trên + Tiến hành chạy chương trình để thu kết quả nội lực Qui định hệ số giảm tải Hoạt tải của các phòng được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737 - 1995 và được thống kê trong bảng 6. Ngoài ra theo tiêu chuẩn cũng chỉ rõ khi tính toán hoạt tải đứng cho nhà cao tầng, cho phép sử dụng hệ số giảm tải để kể đến khả năng sử dụng không đồng thời trên toàn nhà, hệ số này được xác định như sau: + Với các loại phòng ngủ, phòng ăn, phòng khách, phòng vệ sinh, văn phòng, phòng nồi hơi, phòng động cơ... có diện tích A thoả mãn điều kiện: A > A1 = 9 m2 thì nhân với hệ số yA1 = 0,4 + trong đó A – diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông. + Với các loại phòng đọc sách, cửa hàng, triển lãm, phòng hội họp, kho, ban công... có diện tích A thoả mãn điều kiện: A > A2 = 36 m2. nhân với hệ số yA2 = 0,5 + trong đó A – diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông. Sơ đồ khung không gian: Kết quả nội lực: Nhiệm vụ chính là thiết kế cốt thép cho khung trục B nên ta chỉ đưa ra nội lực của khung trục B. Sau đây là một số biểu đồ nội lực tương ứng với các trường hợp tải II.2.6. Tính sàn tầng điển hình Sơ đồ kết cấu sàn tầng điển hình (tầng 4) II.2.6.1. Tính toán bản B4.01 a) Sơ đồ tính Tỉ số các cạnh ; tính theo bản kê bốn cạnh. ở đây bản liên kết cứng với dầm phía trong và liên kết khớp với dầm phía ngoài nên bản kê bốn cạnh ngàm hai cạnh trong và liên khớp hai cạnh ngòai. Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa 2 mép dầm. Ta có: Tính bản theo sơ đồ đàn hồi bằng phương pháp tra bảng b) Tải trọng Theo tải trọng đã xác định ở phần II.4 . Tải trọng tính toán sàn tầng điển hình là: - Tổng tĩnh tải: 488.9 kG/m2 - Hoạt tải phòng ở: 195.0 kG/m2 (khi tính bản, hoạt tải không được nhân với hệ số giảm tải) Tải trọng tường tác dụng trên sàn (các kích thước tường lấy gần đúng) (Diện tích sàn chịu tải tường 6,1x6,1 m) Loại tường TT tính toán (kG/m2) Diện tích tường (m2) Tổng tải trọng (kG) Phân bố đều trên sàn (kG/m2) Tường loại 4 (có cửa) 230.4 2x6,4x3,4 10027 269,5 Tổng tải trọng tính toán phân bó trên bản B4.01 là: p = 488,9 + 195 + 269,5 = 953,4 kg/m2 c) Xác định nội lực Do liên khớp mép ngoài nên: Mômen dương giữa bản: ; Trong đó . Mômen âm trên gối: ; với bản kê bốn cạnh đều ngàm ta có i = 6. Tra bảng với Ta có: ; ; ; Từ đó tính được: d) Tính toán cốt thép: Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (theo phương thứ nhất): Chọn bêtông mác 300, thép A-I có kg/cm2; Ra = 2300kg/cm2. . Chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 2cm. Chọn 5f10(a = 200) có . Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (Theo phương thứ hai): Chọn 5f10(a = 200) có . Cốt thép chịu mômen âm trên gối: ứng với M12, và M22 Chọn 8f12 (a = 130) có . ứng với M11, và M21 Lấy cấu tạo thép bằng 50% thép ở gối liên tục. Cụ thể Fa11,12 = 50%.8,57 = 4,29 cm2 Chọn 9f8 (a = 120) có . Cốt thép chịu mômen âm trên gối (theo phương thứ hai): Chọn 11f8 có . II.2.6.2. Tính toán bản B4.02 a) Sơ đồ tính Tỉ số các cạnh ; tính theo bản kê bốn cạnh. ở đây bản liên kết cứng với dầm phía trong và liên kết khớp với dầm phía ngoài nên bản kê bốn cạnh ngàm ba cạnh trong và liên khớp cạnh ngòai. Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa 2 mép dầm. Ta có: Tính bản theo sơ đồ đàn hồi bằng phương pháp tra bảng b) Tải trọng Theo tải trọng đã xác định ở phần I.5 . Tải trọng tính toán sàn tầng điển hình là: - Tổng tĩnh tải: 488.9 kG/m2 - Hoạt tải phòng ở: 195.0 kG/m2 (khi tính bản, hoạt tải không được nhân với hệ số giảm tải) Tải trọng tường tác dụng trên sàn (các kích thước tường lấy gần đúng) (Diện tích sàn chịu tải tường 6,1x6,1 m) Loại tường TT tính toán (kG/m2) Diện tích tường (m2) Tổng tải trọng (kG) Phân bố đều trên sàn (kG/m2) Tường loại 4 (có cửa) 230.4 2x6,4x3,4 10027 269,5 Tổng tải trọng tính toán phân bó trên bản B4.02 là: p = 488,9 + 195 + 269,5 = 953,4 kg/m2 c) Xác định nội lực Do liên khớp mép ngoài nên: Mômen dương giữa bản: ; Trong đó . Mômen âm trên gối: ; với bản kê bốn cạnh đều ngàm ta có i = 7. Tra bảng với Ta có: ; ; ; Từ đó tính được: d) Tính toán cốt thép: Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (theo phương thứ nhất): Chọn bêtông mác 300, thép A-I có kg/cm2; Ra = 2300kg/cm2. Chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 2cm. Chọn 5f10(a = 200) có . Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (Theo phương thứ hai): Chọn 5f10(a = 200) có . Cốt thép chịu mômen âm trên gối: ứng với M12, và M22 Chọn 10f10 (a = 100) có . ứng với M22 Chọn 8f10 (a = 140) có . ứng với M21 Lấy cấu tạo thép bằng 50% thép ở gối liên tục. Cụ thể Fa11,12 = 50%.5,59 = 2,8cm2 Chọn 7f8 (a = 150) có . II.2.6.3. Tính toán bản B4.03 a) Sơ đồ tính Tỉ số các cạnh ; tính theo bản dầm. Bản dầm làm việc theo phương cạnh ngắn, ngàm hai đầu. Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa 2 mép dầm. Ta có: ; b) Tải trọng - Tổng tĩnh tải: 488.9 kG/m2 - Hoạt tải phòng ở: 195.0 kG/m2 Theo tải trọng đã xác định ở phần I.5 . Tải trọng tính toán sàn tầng điển hình là: (khi tính bản, hoạt tải không được nhân với hệ số giảm tải) Tải trọng tường tác dụng trên sàn (các kích thước tường lấy gần đúng) (Diện tích sàn chịu tải tường 2,94x6,1 m) Loại tường TT tính toán (kG/m2) Diện tích tường (m2) Tổng tải trọng (kG) Phân bố đều trên sàn (kG/m2) Tường loại 4 (có cửa) 230.4 3,2x3,4 2507 139,8 Tổng tải trọng tính toán phân bó trên bản B4.02 là: p = 488,9 + 195 + 139,8 = 823,7 kg/m2 c) Xác định nội lực Bản làm việc theo phương cạnh ngắn theo sơ đồ Do đó ta có: d) Tính toán cốt thép Ta tính toán cốt thép tương tự cho các vị tri có nội lực (M21, M22, M2) Cốt thép tại vị trí M11 , M12 lấy cấu tạo = 50% cốt thép tại M21 Cốt thép tại vị trí M1 lấy bằng 20% cốt thép tại M2 Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (theo phương thứ hai): Chọn bêtông mác 300, thép A-I có kg/cm2; Ra = 2300kg/cm2. Chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 2cm. Chọn 5f10(a = 200) có . Cốt thép chịu mômen dương giữa bản (Theo phương thứ nhất): Fa1 = 20%.Fa2 = 20%.1,08=0,22 cm2 Chọn 4f8(a = 250) có . Cốt thép chịu mômen âm trên gối: ứng với M21, và M22 Chọn 5f10(a = 200) có . ứng với M11, M12 Lấy cấu tạo thép bằng 50% thép ở gối liên tục. Cụ thể Fa11,12 = 50%.1,8 = 0,9cm2 Chọn 5f8 (a = 200) có . II.2.6.4. Tính toán các bản còn lại (B4.04; B4.05; B4.06) Cách xác định sơ đồ tính, tải trọng và tính nội lực, thép cho bản tương tự ở trên. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng dưới đây. Kết quả tính tóan Bản sàn tầng điển hình (Tầng 4: từ B4.01 – B4.06) O San Tiet Dien h ho M A Ga ma Fatt ST d a Fatte Muy Ghi chu cm cm kg.m 0.00 cm2 mm cm 0.00 tt B401 Giua1 14 12 954 0.05 0.97 3.55 5 10 20 3.93 0.33 TT Giua2 14 11 954 0.06 0.97 3.89 5 10 20 3.93 0.36 TT Trai 14 12 0 0.00 1.00 4.29 9 8 12 4.52 0.38 CT Phai 14 12 2217 0.12 0.94 8.57 8 12 13 9.04 0.75 TT Tren 14 12 0 0.00 1.00 4.29 9 8 12 4.52 0.38 CT Duoi 14 12 2217 0.12 0.94 8.57 8 12 13 9.04 0.75 TT B402 Giua1 14 12 802 0.04 0.98 2.97 5 10 20 3.93 0.33 TT Giua2 14 11 703 0.04 0.98 2.84 5 10 20 3.93 0.36 TT Trai 14 12 1973 0.11 0.94 7.57 10 10 10 7.85 0.65 TT Phai 14 12 1973 0.11 0.94 7.57 10 10 10 7.85 0.65 TT Tren 14 12 0 0.00 1.00 2.80 7 8 15 3.52 0.29 CT Duoi 14 12 1480 0.08 0.96 5.59 8 10 14 6.28 0.52 TT B403 Giua1 14 12 297 0.02 0.99 1.08 5 10 20 3.93 0.33 TT Giua2 14 12 0 0.00 1.00 0.22 4 8 25 2.01 0.17 CT Trai 14 12 0 0.00 1.00 0.90 5 8 20 2.51 0.21 CT Phai 14 12 594 0.03 0.98 1.80 5 10 20 3.93 0.33 TT Tren 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT Duoi 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT B404-405 Giua1 14 12 306 0.02 0.99 1.12 5 10 20 3.93 0.33 TT Giua2 14 12 0 0.00 1.00 0.22 4 8 25 2.01 0.17 CT Trai 14 12 612 0.03 0.98 2.25 5 10 20 3.93 0.33 TT Phai 14 12 612 0.03 0.98 2.25 5 10 20 3.93 0.33 TT Tren 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT Duoi 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT B406 Giua1 14 12 246 0.01 0.99 0.90 5 10 20 3.93 0.33 TT Giua2 14 12 0 0.00 1.00 0.18 4 8 25 2.01 0.17 CT Trai 14 12 493 0.03 0.99 1.81 5 8 20 2.51 0.21 TT Phai 14 12 493 0.03 0.99 1.81 5 8 20 2.51 0.21 TT Tren 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT Duoi 14 12 0 0.00 1.00 0.00 5 8 20 2.51 0.21 CT (Chú ý: Tại gối liên tục, thép trên được bố trí giống nhau cho hai bản liền nhau nên được lấy tương ứng với phía bản nào có nhiều thép hơn) II.2.7. Tính thang bộ trục 1-2 II.2.7.1. Tính toán bản đan thang Chọn chiều dày bản thang dày h = 7 cm, vì có dầm Limon (cốn thang) và bản thang có tỷ số b/a = 2,16 nên bản thang làm việc một phương theo phương cạnh ngắn (tải trọng là tải trọng phân bố đều). Để đơn giản cho tính toán và thi công ta chọn kích thước dầm chiếu tới và chiếu nghỉ là b´h = 200´300 (mm), dầm Limon có b = 80 (mm) còn h = 300 (mm).Với kích thước Limon này ta có thể đặt một cốt thép dọc chịu lực. + Chiều dài hình học bản thang: l = = 3820 mm ịl = 3,82 m. +Góc nghiêng của bản thang so với phương ngang là: Tga = ị cosa = 0,8815. Do bản thang làm việc một phương nên ta cắt ra một dải bản rộng 1m để tính toán. Sơ đồ tính toán 1550 q' = qcosa ị ta lấy 20cm. Cụ thể về bố trí cốt thép được thể hiện ở bản vẽ. II.2.7.2. Tính toán cốn thang a) Sơ đồ tính toán và tải trọng tính toán tác dụng lên cốn Để thiên về an toàn, ta đưa ra hai sơ đồ tính toán: Khi tính toán cốt thép ở gối, ta xem cốn thang là dầm đơn giản liên kết ngàm hai đầu; còn khi tính toán cốt thép ở giữa nhịp, ta xem cốn thang là dầm đơn giản liên kết khớp hai đầu. Sơ đồ tính toán cốn thang Nhịp tính toán của dầm: Sơ bộ chọn tiết diện cốn thang là 8´30cm, từ đó ta tính được trọng lượng bản thân cốn thang là: kg/m Tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải bản đan thang truyền vào cốn: kg/m Tổng tải trọng theo phương thẳng đứng tác dụng vào cốn thang: kg/m Tải trọng tác dụng theo phương vuông góc với trục cốn thang: kg/m b) Xác định nội lực cốn thang Mômen giữa nhịp: kg.m Lực cắt lớn nhất (tại gối): kg c) Tính toán cốt thép c1. Tính toán cốt thép dọc: Sử dụng bêtông mác 300, cốt thép nhóm A-I ta có: kg/cm2; Ra = R’a = 2300kg/cm2; ; . Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 3,5cm ị . ã Cốt thép giữa nhịp: ; Chọn cốt thép âm f16 có ; cốt thép dương f16 có .c2. Tính toán cốt đai: Kiểm tra điều kiện khống chế để bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng: Trong đó đối với bêtông mác 400 trở xuống. Ta có: ị bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Kiểm tra xem có phải tính toán cốt đai hay không: Trong đó đối với dầm. Ta có: ị Không cần phải tính toán cốt đai, đặt cốt đai theo cấu tạo Khoảng cách cốt đai đặt theo cấu tạo: và không lớn hơn 15cm. Vậy cốt đai đặt theo cấu tạo, chọn đai f6, thép A-I, sử dụng đai 1 nhánh khoảng cách là 15cm. Đối với đoạn giữa dầm (cách gối 1/4 nhịp) đặt cốt đai với khoảng cách 20cm. II.2.7.3. Tính toán sàn chiếu nghỉ a) Sơ đồ tính toán Sơ đồ kết cấu và kích thước của sàn chiếu nghỉ được thể hiện ở hình vẽ sau: Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn: ị Tính toán theo bản chịu lực 2 phương, kê bốn cạnh. b) Xác định tải trọng tác dụng b1. Tĩnh tải: Chọn chiều dày bản là 8cm; cấu tạo các lớp bản được thể hiện trên hình vẽ sau: - Trọng lượng lớp đá láng dày 1cm:kg/m2 - Trọng lượng lớp vữa lớt dày 1cm:kg/m2 - Trọng lượng đan bêtông cốt thép chịu lực dày 7cm: kg/m2 - Trọng lượng lớp trát ở đáy bản dày 1cm:kg/m2 Tổng cộng:kg/m2 b2. Hoạt tải: Hoạt tải lấy theo tiêu chuẩn VN 2737-95, đối với cầu thang: kg/m2 kg/m2 Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên bản chiếu nghỉ: kg/m2 c) Xác định nội lực Trước hết qui lực phân bố trên bản về lực tập trung tương đương: kg ở đây thuộc bản kê 4 cạnh đều ngàm nên ta tra theo sơ đồ 9, tỷ số . Trang bảng có nội suy ta được: ; ; ; . Từ đấy ta tính được mômen dương giữa bản: Mômen âm trên gối: d) Tính toán cốt thép cho bản d1. Tính toán cốt thép trên gối cạnh dài: Mômen tính toán . Chiều dày bản 8cm, bêtông mác 300, cốt thép nhóm A-I; có: kg/cm2; kg/cm2; ; . Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 1,4cm (tính từ tâm cốt thép lớp ngoài). Chiều cao làm việc của bản trên gối cạnh dài: . Mômen tính ra ở trên là giá trị mômen tính trên một đơn vị chiều dài, do đó ta cắt một dải bản rộng 100cm để tính. Diện tích cốt thép được tính: Đặt cốt thép theo cấu tạo 5f6 có diện tích 1,415cm2. d2. Tính toán cốt thép trên gối cạnh ngắn: Chiều cao làm việc của bản khi tính cốt thép trên gối cạnh ngắn: Diện tích cốt thép được tính: Đặt cốt thép theo cấu tạo 5f6 có diện tích 1,415cm2. d3. Tính toán cốt thép giữa bản đặt theo phương cạnh ngắn: ; Diện tích cốt thép được tính: Đặt cốt thép cấu tạo 5f6 có diện tích 1,415cm2. d4. Tính toán cốt thép giữa bản đặt theo phương cạnh dài: ; Diện tích cốt thép được tính: Đặt cốt thép cấu tạo 5f6 có diện tích 1,415cm2. II.2.7.4. Tính toán dầm chiếu nghỉ a) Sơ đồ tính toán Sơ đồ tính toán là dầm đơn giản liên kết khớp 2 đầu, chịu lực phân bố do trọng lượng bản thân của dầm, tĩnh tải và hoạt tải của bản chiếu nghỉ truyền vào; chịu lực tập trung tại điểm giữa nhịp do cuốn thang 2 bên truyền vào. Nhịp tính toán của dầm: . b) Tính toán tải trọng Trọng lượng thân dầm (chọn tiết diện 20´30cm): kg/m Tải trọng bản chiếu nghỉ truyền vào theo ô hình thang: kg/m Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm: kg/m Tải trọng tập trung do cuốn thang 2 bên truyền vào: kg c) Xác định nội lực Mômen lớn nhất (giữa nhịp): kg.m Lực cắt tại gối: kg Lực cắt giữa nhịp kg d) Tính toán cốt thép d1. Tính toán cốt dọc: Chọn bêtông mác 300, thép A-II có kg/cm2; Ra = 2800 kg/cm2. . Chiều dày lớp bêtông bảo vệ lấy bằng 4cm. ị . Ta tính được: Chọn 2f18 có . Hàm lượng cốt thép thực tế: d2. Tính toán cốt đai: Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: kg ị không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Kiểm tra xem có phải tính toán cốt đai hay không: kg ị không cần tính toán cốt đai mà bố trí cốt đai theo cấu tạo. Khoảng cách cốt đai đặt theo cấu tạo: và không lớn hơn 15cm. Vậy khoảng cách cốt đai là 15cm. Chọn cốt đai f6, đai hai nhánh, thép A-I. II.2.7.5. Tính toán sàn chiếu tới a) Sơ đồ tính toán Tỷ số các cạnh của bản: . Tính toán như bản dầm, cắt 1 dải rộng 1m theo phương cạnh ngắn để tính toán. Nhịp tính toán:m Để thiên về an toàn ta xem như dầm đơn giản, 2 đầu khớp.Sơ đồ tính toán như hình vẽ sau: 1550 q' = qcosa Sơ đồ tính toán sàn chiếu tới b) Tính toán tải trọng b1. Tĩnh tải: Tĩnh tải của sàn tầng điển hình như đã tính ở phần tính toán tải trọng II.4, lấy bằng 488.9 kg/m2. b2. Hoạt tải: Lấy theo tiêu chuẩn VN 2737-95: kg/m2 ị kg/m2. Tổng tải trọng tính toán:kg/m2. c) Xác định nội lực và tính toán cốt thép Mômen lớn nhất ở giữa nhịp: kg.m Chọn bêtông mác 300, thép A-I có kg/cm2; Ra = 2300kg/cm2. . Chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 2cm. cm cm2. Đặt cốt thép theo cấu tạo, dùng cốt f6, khoảng cách . Cốt thép âm và cốt thép dọc đặt theo cấu tạo, chi tiết được thể hiện trên hình vẽ. II.2.7.6. Tính toán dầm chiếu tới a) Sơ đồ tính toán Xem như dầm đơn giản liên kết khớp 2 đầu, nhịp tính toán bằng nhịp tính toán của dầm chiếu nghỉ: . Sơ đồ tính toán được vẽ trên hình sau: b) Xác định tải trọng Bao gồm trọng lượng bản thân dầm, tĩnh tải và hoạt tải do bản chiếu nghỉ truyền vào, lực tập trung do cuốn thang truyền vào. Chọn tiết diện dầm là 20´30cm, trọng lượng bản thân dầm như đã tính đối với dầm chiếu nghỉ và bằng 165kg/m. Tĩnh tải và hoạt tải do sàn chiếu tới truyền vào: kg. Lực tập trung tại điểm giữa nhịp do cuốn thang tác dụng lên dầm chiếu tới như đã tính toán với dầm chiếu nghỉ kg. Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên dầm chiếu tới: kg c) Xác định nội lực Mômen lớn nhất (giữa nhịp): kG.m Lực cắt lớn nhất tại gối: kg d) Tính toán cốt thép d1. Tính toán cốt thép dọc: Chọn bêtông mác 300, thép A-II có kg/cm2; Ra = 2300kg/cm2. . Chiều dày lớp bêtông bảo vệ là 4cm. cm Chọn 2f18 có . d2. Tính toán cốt đai: Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính: kg ị không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Kiểm tra xem có phải tính toán cốt đai hay không: kg ị không cần tính toán cốt đai mà bố trí cốt đai theo cấu tạo. Khoảng cách cốt đai đặt theo cấu tạo: và không lớn hơn 15cm. Vậy khoảng cách cốt đai là 15cm. Chọn cốt đai f6, đai hai nhánh, thép A-I. II.2.8. Tính cốt thép khung trục B Từ nội lực tính được ở phần tính nội lực khung không gian (phần II.5), ta tiến hành lọc ra nội lực tương ứng với khung trục B (sử dụng truy vấn trong phần mềm Acess2000). Sau đó tổ hợp nội lực để tìm ra các cặp nội lực nguy hiểm nhất tại các tiết diện. Sơ đồ khung phẳng trục B: II.2.8.1. Tính toán cốt thép dầm khung trục B Qua phân tích bảng tổ hợp nội lực, ta tìm ra các cấu kiện điển hình có nội lực nguy hiểm nhất. Tính toán cốt thép cho các cấu kiện đó rồi bố trí tương tự cho các cấu kiện khác gần giống nó. Cụ thể là: + Dầm từ tầng 1 đến tầng 4 cấu tạo giống nhau + Dầm từ tầng 5 đến tầng 8 cấu tạo giống nhau + Dầm từ tầng 9 đến tầng 10 cấu tạo giống nhau + Dầm từ tầng tum cấu tạo riêng + ở các gối giữa cốt thép âm hai bên gối chọn giống nhau và bằng giá trị lớn nhất tính được Để đơn giản trong trình bày ta dùng chương trình Excel2000 của MicroSoft để thực hiện tính toán tự động cốt thép dầm (theo một giải thuật đã lập sẵn theo sơ đồ thuật toán ở dưới). Từ bảng kết quả đó ta chọn ra các tiết diện nguy hiểm nhất (có lượng thép tính được là nhiều nhất) từ đó bố trí thép cho các tiết diện tương ứng như đã nêu ở trên. Sau đây ta đưa ra bảng tổ hợp của các tiết diện nguy hiểm nhất. Bảng tổ hợp nội lực dầm Đơn vị: M (kG.m); Q (kG) dầm mặt cắt nội lực tổ hợp cơ bản 1 tổ hợp cơ bản 2 dạng nl TT HT GX DUONG GX AM GY DUONG GY AM Mmax Mmin Qmax Mmax Mmin Qmax 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,9 - 4,5,6,8 M 6190 999 -62 62 -225 225 7189 - 6127 7347 - 7089 Q 689 136 2392 -2392 155 -155 825 - 3081 812 - 3104 13 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,7,8 - 4,5,7,9 M 7368 1304 -268 267 16 -16 8671 - 7635 8796 - 8527 Q -406 -108 2192 -2192 61 -61 -514 - -2599 -448 - -2531 293 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,9 - 4,5,7,9 M 5482 1076 220 -220 -85 85 6558 - 5262 6725 - 6253 Q -309 -54 2943 -2943 1 -1 -363 - -3251 2291 - -3006 375 1-1 4 5 6 7 8 9 4,6 4,7 4,7 4,6,8 4,5,7,9 4,5,7,9 M -10987 -1997 13034 -13033 1693 -1693 2047 -24021 -24021 2267 -26038 -26038 Q -8981 -1360 3699 -3699 608 -608 -5283 -12680 -12680 -5105 -14081 -14081 377 1-1 4 5 6 7 8 9 4,6 4,7 4,7 - 4,5,7,9 4,5,7,9 M -12778 -2216 12874 -12874 589 -589 96 -25651 -25651 - -26889 -26889 Q -10803 -1776 3262 -3262 284 -284 -7541 -14065 -14065 - -15593 -15593 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M -13468 -2132 -12843 12843 -385 384 - -26311 -26311 - -27291 -15386 Q 11063 1741 3204 -3204 21 -21 - 14267 14267 - 12630 15533 542 1-1 4 5 6 7 8 9 - 4,7 4,7 - 4,5,7,8 4,5,7,9 M -13756 -2670 12691 -12691 -28 28 - -26447 -26447 - -27605 -27580 Q -8968 -1751 3044 -3044 399 -399 - -12012 -12012 - -13283 -13642 543 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,8 - 4,6,8 M 7007 1123 -21 21 18 -18 8130 - 6986 8053 - 7023 Q 183 -11 3139 -3139 173 -173 172 - 3322 329 - 3164 544 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M -15546 -2809 -12615 12615 -398 398 - -28161 -28161 - -29785 -18074 Q 11521 1909 3247 -3247 106 -106 - 14767 14767 - 13239 16256 873 1-1 4 5 6 7 8 9 4,6 4,7 4,7 4,6,8 4,5,7,9 4,5,7,9 M -10272 -1989 11985 -11984 1924 -1924 1713 -22256 -22256 2247 -24579 -24579 Q -8742 -1358 3402 -3402 675 -675 -5339 -12144 -12144 -5072 -13633 -13633 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,9 - 4,5,6,8 M 5840 972 -35 35 -379 380 6812 - 5805 7087 - 6714 Q 782 80 3122 -3122 422 -422 861 - 3903 853 - 4042 874 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,9 - 4,5,7 M 6732 1080 277 -277 -92 92 7813 - 6455 8037 - 7372 Q -849 -157 3068 -3068 -104 104 -1006 - -3916 1865 - -3751 875 1-1 4 5 6 7 8 9 - 4,7 4,7 - 4,5,7,9 4,5,7,9 M -12500 -2184 11736 -11735 650 -650 - -24236 -24236 - -25612 -25612 Q -10823 -1771 2989 -2989 293 -293 - -13812 -13812 - -15370 -15370 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M -13500 -2109 -11725 11725 -381 381 - -25225 -25225 - -26293 -15397 Q 10962 1732 2923 -2923 5 -5 - 13885 13885 - 12521 15156 876 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,9 - 4,5,6,8 M 7336 1302 -491 492 -16 16 8639 - 6845 8965 - 8508 Q 178 11 2915 -2915 92 -92 190 - 3093 188 - 2894 959 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,6 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M -16178 -2963 -11041 11041 -309 309 - -27220 -27220 - -29061 -18845 Q 11678 1949 2817 -2817 77 -77 - 14495 14495 - 13432 16036 1040 1-1 4 5 6 7 8 9 - 4,7 4,7 - 4,5,7,8 4,5,7,9 M -17690 -2994 10662 -10661 -624 624 - -28352 -28352 - -30542 -29980 Q -11194 -1817 2585 -2585 154 -154 - -13780 -13780 - -15156 -15295 1124 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,8 - 4,5,6,8 M 7193 1176 -64 64 32 -32 8369 - 7129 8338 - 8280 Q 326 9 2180 -2180 143 -143 336 - 2507 463 - 2426 1205 1-1 4 5 6 7 8 9 - 4,7 4,7 - 4,5,7,9 4,5,7,9 M -9059 -1875 6282 -6281 1724 -1724 - -15340 -15340 - -17951 -17951 Q -8341 -1325 1779 -1779 580 -580 - -10119 -10119 - -11656 -11656 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,6,9 - 4,5,6,8 M 5670 962 80 -80 -315 315 6632 - 5750 6891 - 6608 Q 1043 100 1590 -1590 435 -435 1143 - 2633 2564 - 2956 1206 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,9 - 4,5,7 M 6679 1089 271 -271 -68 68 7768 - 6408 7964 - 7354 Q -1352 -241 1807 -1807 -253 253 -1593 - -3159 285 - -3196 1207 1-1 4 5 6 7 8 9 - 4,7 4,5 - 4,5,7,9 4,5,7,9 M -11368 -2061 6558 -6557 566 -566 - -17925 -13428 - -19633 -19633 Q -10491 -1749 1700 -1700 218 -218 - -12190 -12240 - -13791 -13791 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,5 - 4,5,6,8 4,5,6,9 M -13552 -2082 -6638 6638 -243 243 - -20190 -15634 - -21619 -15207 Q 10964 1729 1649 -1649 -22 22 - 12613 12693 - 12500 14024 1208 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,9 - 4,5,6,8 M 7617 1364 -465 465 -43 43 8980 - 7152 9301 - 8844 Q 285 36 1536 -1536 27 -27 321 - 1821 318 - 1725 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,5 - 4,5,6,8 4,5,6,8 M -15356 -2810 -6444 6444 -95 95 - -21799 -18166 - -23769 -17885 Q 11560 1931 1592 -1592 12 -12 - 13152 13491 - 13298 14742 1456 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,7,8 - 4,6,8 M 7502 1324 -121 121 34 -34 8827 - 7381 8834 - 7533 Q 409 -4 917 -917 101 -101 405 - 1326 496 - 1325 1530 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,9 - 4,5,7 M 5259 370 2 -2 -5 5 5629 - 5257 5599 - 5587 Q -477 -91 408 -408 -92 92 -568 - -885 -109 - -927 1531 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,8 - 4,7,9 M 5295 372 2 -2 10 -10 5667 - 5293 5641 - 5284 Q -22 5 389 -390 21 -21 -17 - -412 351 - -392 1540 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,6 4,5,6,9 - 4,6,8 M 1934 172 5 -7 -21 21 2106 - 1939 2112 - 1939 Q 87 -21 177 -178 73 -73 66 - 264 227 - 313 1541 2-2 4 5 6 7 8 9 4,5 - 4,7 4,5,6,9 - 4,7 M 2134 201 0 -2 -38 38 2335 - 2132 2349 - 2098 Q -78 47 207 -206 -12 11 -31 - -284 161 - -263 3-3 4 5 6 7 8 9 - 4,6 4,5 - 4,5,6,9 4,5,6,9 M -4996 -681 -827 823 81 -82 - -5823 -5677 - -6426 -5609 Q 3194 346 221 -220 -115 116 - 3415 3540 - 3505 3808 II.2.8.2. Tính toán cốt thép cho dầm điển hình. a) Tính cốt thép cho dầm từ tầng 1-4, ứng với nhịp giữa hai trục 1-2 Dầm có tiết diện bxh = 30x60 (cm), chọn chiều dày lớp bảo vệ a = a’ = 4cm ị h0 = 60 - 4 = 56 (cm). Bê tông mác 300# có : Rn = 130 kg/cm2, Rk = 10 kg/cm2.. Thép AII có: Ra = R’a = 2800 kg/cm2. Từ kết quả của bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra các cặp nội lực bất lợi nhất để tính toán cốt thép cho dầm. Đối với dầm ta bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc mà chỉ tính đến ảnh hưởng của mômen uốn. Các dầm này cấu tạo giống nhau nên ta gọi chung tên tiết diện là 1-1, 2-2, 3-3 ứng với các tiết diện đầu bên trái, ở giữa dầm và đầu phải dầm. Giá trị nội lực từ bảng tổ hợp nội lực: Tiết diện 1-1: Giá trị nội lực lấy tại mặt cắt 1-1 của dầm D375 M-max = -26038(kG.m); Qmax = 14081 (kG) Tiết diện 2-2: Giá trị nội lực lấy tại mặt cắt 2-2 của dầm D10 M+max = 7347(kG.m); Qmax = 3204(kG) Tiết diện 3-3: Giá trị nội lực lấy tại mặt cắt 1-1 của dầm D542 (đây là nội lực ở mép trái của nhịp 2-3, được lấy chung cho mép phải 3-3 của nhịp 1-2 do hai nhịp này kề nhau, nội lực được lấy để tính toán là cặp nội lực nguy hiểm hơn) M-max = -27605(kG.m); Qmax = 13642 (kG) ã Đối với tiết diện 1-1: Tính như cấu kiện chữ nhật chịu uốn Ta có: Có nên không phải đặt cốt thép trong vùng chịu nén. Chọn 5f22 có . ã Đối với tiết diện 3-3: Tính như cấu kiện chữ nhật chịu uốn Ta có:; Chọn 2f22 + 4f20 có . ã Đối với tiết diện 2-2 có mômen tính toán là mômen dương, ta tính toán như tiết diện chữ T: - Xác định chiều rộng cánh với không vượt quá các giá trị sau: + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm, ở đây khoảng cách giữa hai mép trong của dầm là ị m. + Một phần sáu nhịp tính toán của dầm; m. + ở đây do đó ta chọn . ị Chọn C1=84 cm ị . Tính mômen cánh: 7,347 Tm==176,58 Tm, trục trung hoà đi qua cánh và tính toán như tiết diện chữ nhật. ; Diện tích cốt thép được tính theo công thức Chọn 2ặ20 có Fa = 6,28cm2. b) Tính toán cốt đai cho dầm: Ta tính cho tiết diện có lực cắt lớn nhất Qmax = 13642 (kG) Tiết diện của dầm là bxh = 30x60 (cm). Bê tông mác 300. - Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính: kg Ta có nên tiết diện dầm đã chọn không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. - Khả năng chịu cắt của bêtông: kg < Qmax = 13642kG do đó phải đặt cốt đai. - Tính toán khoảng cách cốt đai theo điều kiện cấu tạo: (đối với dầm cao trên 45cm). Chọn đai 2 nhánh thép f8 có diện tích tiết diện ngang là 0,503cm2; thép A-I có cường độ kg/cm2. Ta có: Lực cắt khống chế theo điều kiện cấu tạo: kg/cm Chọn cốt đai có khoảng cách là u = 20cm ở giữa dầm, u = 15cm ở trong khoảng 3.hd gần gối II.2.8.3. Tính toán các cấu kiện còn lại: Thể hiện trong các bảng sau: Tính cốt thép ngang dầm Tầng Dầm TD q b h a h0 rk rn Phi n fđ rađ ut umax u kg cm cm cm cm kg/ cm2 kg /cm2 mm cm2 kg/ cm2 cm cm cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 10 3 12840 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 83 110 20 T1 11 3 12568 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 86 112 20 12 1 14646 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 63 96 20 13 3 14822 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 62 95 20 292 3 13173 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 78 107 20 T2 293 1 13063 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 80 108 20 294 1 15319 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 58 92 20 295 1 16122 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 52 88 20 375 1 14081 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 69 100 20 T3 376 1 13548 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 74 104 20 377 1 15593 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 56 91 20 378 3 16226 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 52 87 20 541 1 14036 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 69 101 20 T4 542 1 13642 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 73 103 20 544 3 16256 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 52 87 20 873 1 13633 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 73 104 20 874 1 15460 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 57 91 20 T5 875 1 15370 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 58 92 20 876 3 16058 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 53 88 20 956 1 13413 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 76 105 20 T6 957 1 15418 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 57 92 20 958 1 15129 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 59 93 20 959 3 16036 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 53 88 20 1039 1 13109 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 79 108 20 T7 1040 1 15295 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 58 92 20 1041 3 14858 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 62 95 20 1042 3 15941 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 54 89 20 1122 1 12492 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 87 113 20 T8 1123 1 14908 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 61 95 20 1124 3 14487 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 65 97 20 1125 3 15451 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 57 91 20 1205 1 11656 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 100 121 20 T9 1206 1 14421 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 65 98 20  -T10 1207 3 14024 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 69 101 20 1208 3 14742 30 60 4 56 10 130 8 2 0.50 1800 63 96 20 1530 1 8029 22 40 4 36 10 130 8 2 0.50 1800 64 53 15 TUM 1531 1 7490 22 40 4 36 10 130 8 2 0.50 1800 74 57 15 1540 1 3583 22 40 4 36 10 130 8 2 0.50 1800 321 119 15 1541 3 3808 22 40 4 36 10 130 8 2 0.50 1800 284 112 15 Bản vẽ cốt thép dầm II.2.8.4. Tính toán cốt thép cột khung trục B Qua phân tích bảng tổ hợp nội lực, ta tìm ra các cấu kiện điển hình có nội lực nguy hiểm nhất. Tính toán cốt thép cho các cấu kiện đó rồi bố trí tương tự cho các cấu kiện khác gần giống nó. Cụ thể là: + Tính toán cốt thép cho cột tầng 1 rồi bố trí tương tự đến hết cột tầng 4 + Tính toán cốt thép cho cột tầng 5 rồi bố trí tương tự đến hết cột tầng 8 + Tính toán cốt thép cho cột tầng 9 rồi bố trí tương tự đến hết cột tầng tum Để đơn giản trong trình bày ta dùng chương trình Excel2000 của MicroSoft để thực hiện tính toán tự động cốt thép cột. Sau đây ta đưa ra bảng tổ hợp nội lực cột. II.2.8.5. Tính toán cốt thép cột điển hình Ta chỉ thuyết minh tính toán cho cột điển hình cột C131 (trục 3), kết qủa cột này tính được được lấy để bố trí cho các cột từ tầng 1-4 ứng với trục 3. Kết quả các cột còn lại được trình bày trong bảng tính đi kèm. a) Tính toán cho cột C131 Cốt thép cột tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn Anh (theo tài liệu về cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên. soạn thảo theo tiêu chuẩn Anh BS8110, có cải tiến theo TCVN 5574 - 94 do Thầy Nguyễn Đình Cuống soạn) Từ bảng tổ hợp nội lực ta rút ra các cặp nội lực nguy hiểm tại tiết diện chân cột (tết diện 1-1): Cặp Nmax: N = -694805 kG Mx = -1124 kG.m My = -14072 kG.m Cặp Mxmax : N = -610130 kG Mx = 18140 kG.m My = 350 kG.m Cặp Mxmin : N = -601935 kG Mx = -19575 kG.m My = -667 kG.m Cặp Mymax : N = -599044 kG Mx = -380 kG.m My = 14976 kG.m Cặp Mymin : N = -613018 kG Mx = -1053 kG.m My = -15286 kG.m Để an toàn ta tính cốt thép cột cho 1 cặp nội lực duy nhất có giá trị tuyệt đối lớn nhất: N = 694805kG; Mx = 19575kG.m; My = 15286kG.m Bê tông mác 300 có Rn = 130 kG/cm2 Rk = 10 kG/cm2 fc = 240kG/cm2 Eb = 2,9.105 kG/cm2 Cốt thép dọc chịu lực dùng thép AII có Ra =Ra’= 2800 kG/cm2 fy = 3000 kG/cm2 Ea = 2,1.106 kG/cm2 Cốt thép đai dùng thép AI có Ra=Ra’ = 2300 kG/cm2 Rad = 1800 kG/cm2 fc : Cường độ tiêu chuẩn của bê tông lấy bằng cường độ tiêu chuẩn của mẫu thử fy : Cường độ đặc trưng của cốt thép lấy bằng giới hạn chảy l0 : Chiều dài tính toán của cột Mác bê tông 200 250 300 350 Nhóm cốt thép AI AII AIII fc=kg/cm2 160 200 240 280 fy=kg/cm2 2400 3000 4000 Theo công trình của ta cột C131 có tiết diện 70 x 70 cm; chọn lớp bảo vệ cột a = 5 cm Ta có ax = h = 70 cm ; ay = b = 70 cm tga1 = ==1 Fb =ax x ay - Fa = 70 x 70 = 4900 cm2 Cốt thép đặt đều theo chu vi, đối xứng qua hai trục diện tích toàn bộ cốt thép là Fa Giả thiết hàm lượng cốt thép trong cột là: m = 2,68% Tổng diện tích thép giả thiết là : Fa = m x Fb = 0,0268 x 4900 = 131,32 cm2 Ta có Mx = 19575kG.m My = 15286kG.m tga = = = 0,781 < tga1 Đặt h = ax = 70 cm ; b = ay = 70 cm M1 = Mx = 19575 kG.m ; M2 = My = 15286 kG.m d1 = h - a = 70 - 5 = 65 cm ; d2 = b - a = 70 - 5 = 65 cm Với hàm lượng cốt thép đã chọn ta có thể tính được: Khả năng chịu nén Khả năng chịu nén đúng tâm của cột là: Nn = 0,45.fc.Fb + 0,87.fy.Fa = 0,45 x 240 x 4900 + 0,87 x 3000 x 131,32 = 871945,2 (kG) Khả năng chịu nén lệch tâm khi đặt cốt thép đối xứng ở trạng thái cân bằng biến dạng: Na = 0,25.b.d1 = 0,25 x 70 x 65 = 1137,5 kG Nội lực tính đổi. - Độ lệch tâm tăng lên do ảnh hưởng của uốn dọc. an = ba.K.h Trong đó: + K = min(; 1) ; == 0,203 suy ra: K = 0,203 + ba = = = 0,0123 (vì cột được coi là ngàm ở hai đầu nên ta có: l0 = 0,7xl = 0,7 x 460 = 322 cm) Vậy độ lệch tâm tăng lên do ảnh hưởng của uốn dọc: an = ba.K.h =0,0123 x 0,203 x 70 = 0,174 cm - Mônen uốn tăng lên do uốn dọc M* = M1 + Nan = 1957500 + 694805 x 0,174 = 2078396( kG.cm ) - Mômen tính đổi M = M* + mM2 Trong đó: m – hệ số phụ thuộc vào n=N/fcbh N 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30 0,40 0,50 ³ 0,6 Hệ số m 1 0,94 0,88 0,82 0,77 0,65 0,53 0,42 0,30 n = = = 0,059 đ m = 0,929 Vậy: M = 2078396 + 0,929 x 1 x 1529600 = 3498771(kG.cm ) - Độ lệch tâm tương đương: e0 = = cm Tính cốt thép Thường phải giả thiết trước Fa để tính Nn sau đó tính lại và so sánh. Tính j = ; s = +Trường hợp 1: khi j <= 0,30 tính g= Fa ³ +Trường hợp 2: khi j > 0,3 và s Ê 0,30 Fa ³ (a’ =a) +Trường hợp 3: Khi j > 0,3 và s > 0,30 Fa ³ Sau khi tính được Fa cần so sánh với giá trị Fa giả thiết để tính Nn nếu sai lệch là đáng kể thì phải giả thiết lại và tính lại Quay lại với bài toán của ta, ta có: Tính j = = < 0,3 tính Fa = = Kết quả Fa tính được xấp xỉ Fa giả thiết nên ta có thể chọn Fa = 139,1cm2 để bố trí thép cho cột C131. Tuy nhiên để chính xác hơn ta có thể tính lặp bằng cách giả thiết lại hàm lượng thép theo thuật toán nêu ở dưới đây (đến khi ). Kết qủa lặp với ban đầu: sẽ cho ra kết qủa thép chính xác hơn là: Fa = 121,8cm2. Với kết quả này ta chọn 16&32 có Fa = 128,6 cm2. . Cốt đai cột đặt theo cấu tạo: + Chọ cốt đai &8 + Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm cách mép trên đến điểm cách mép dưới một khoảng L1 thỏa mã: . Chọn L1 = 70cm Khi đó khoảng cách cốt đai thỏa mãn: . Chọn adai = 100mm + Trong phạm vi còn lại, chọn ađai thỏa mã: . Chọn ađai = 300mm b) Kết quả tính toán các cột còn lại: Hàm lượng tối thiểu của cốt thép: nên nếu tính ra thép có hàm lượng nhỏ hơn ta sẽ bố trí theo cấu tạo với hàm lượng Kết quả được thể hiện trong bảng sau : Bảng tính toán cốt thép cột khung trục B Tầng Số TT cột Mx My N b h a ho l lo Fa tcA Fa tt m (% ) Chon Thep Fac (cm2) m (% ) thực tế (kGm) (kGm) (kG) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19 25 20 21 24 25 Tầng 1 131 19575 15286 694805 70 70 5 65 460 322 121.77 121.77 2.68% 16 f 32 128.61 2.83% 155 19060 15987 693476 70 70 5 65 460 322 120.33 120.33 2.64% 16 f 32 128.61 2.83% 179 21302 15102 515369 70 70 5 65 460 322 47.87 47.87 1.05% 8 f 28 49.24 1.08% 28 20425 14744 463123 70 70 5 65 460 322 25.63 25.63 0.56% 8 f 22 30.40 0.67% 469 18777 18646 546664 70 70 5 65 460 322 58.39 58.39 1.28% 12 f 25 58.88 1.29% Tầng 5 595 15901 12044 294698 60 60 5 55 360 252 6.89 13.20 0.40% 8 f 20 25.12 0.76% 596 16892 27839 342764 60 60 5 55 360 252 53.64 53.64 1.63% 12 f 25 58.88 1.78% 597 17557 12162 472009 60 60 5 55 360 252 79 79.00 2.39% 16 f 25 78.50 2.38% 598 16613 13574 444307 60 60 5 55 360 252 65.17 65.17 1.97% 16 f 25 78.50 2.38% 599 18982 11566 332824 60 60 5 55 360 252 27.57 27.57 0.84% 8 f 22 30.40 0.92% Tầng 9 1176 11661 8646 139108 50 50 5 45 360 252 1.36 9.00 0.40% 8 f 20 25.12 1.12% 1177 11976 22803 159334 50 50 5 45 360 252 Fa < 0 9.00 0.40% 8 f 20 25.12 1.12% 1178 11917 8563 234941 50 50 5 45 360 252 24.55 24.55 1.09% 8 f 20 25.12 1.12% 1179 11093 10033 224974 50 50 5 45 360 252 19.38 19.38 0.86% 8 f 20 25.12 1.12% 1180 15702 8212 160128 50 50 5 45 360 252 23.46 23.46 1.04% 8 f 20 25.12 1.12% tum 1509 7418 15978 14423 50 50 5 45 320 224 49.17 49.17 2.19% 12 f 25 58.88 2.62% 1510 6636 3166 17315 50 50 5 45 320 224 13.69 13.69 0.61% 8 f 20 25.12 1.12% 1511 7330 10704 22848 50 50 5 45 320 224 30.35 30.35 1.35% 8 f 22 30.40 1.35% 1538 8095 5741 11165 50 50 5 45 320 224 27.47 27.47 1.22% 16 f 25 78.50 3.49% 1539 12189 5936 11850 50 50 5 45 320 224 37.74 37.74 1.68% 8 f 22 30.40 1.35% c) Cấu tạo cốt thép cột II.2.9. Tính móng M3 khung trục B Nhiệm vụ : + Đánh giá đặc điểm công trình và tải trọng tác dụng. + Đánh giá đặc điểm địa chất công trình, tính chất xây dựng các lớp đất. + Giải pháp nền móng. + Thiết kế móng trục 3 (M3) của khung B. II.2.9.1. Đánh giá đặc điểm công trình và tải trọng tác dụng. a) Đặc điểm công trình Công trình gồm 2 đơn nguyên, một đơn nguyên chính dùng để ở gồm 12 tầng; đơn nguyên phụ là nhà kho và quầy hàng, cao 2 tầng. Tôn nền cao 1m so với mặt đất thiên nhiên, điạ hình bằng phẳng nên không cần tiến hành san nền. b) Tải trọng tác dụng Phần nền móng chỉ tập trung vào tính toán cho đơn nguyên chính là đơn nguyên cao 12 tầng. ; ; đã được tổ hợp ở phần tính khung trục B. Sau đây ta tổ hợp nội lực cho ; thông qua nội lực tính được ở chân cột: Trục Cột Mặt cắt TH Tải Qx Qy 3 131 1-1 TT 1 -79 -481 HT 2 -217 -51 GXDUONG 3 108 4912 GXAM 4 -109 -4912 GYDUONG 5 4120 36 GYAM 6 -4118 -36 Nội lực tính toán tại tiết diện chân cột ; ; (1+6) ; (1+4) Nội lực têu chuẩn tại tiết diện chân cột ; Hệ số giới hạn: Căn cứ theo [2] Phụ lục H_ Bảng H.2 (TCXD205:1998) - Độ lún lệch tuyệt đối giới hạn . - Độ lún lệch tương đối giới hạn . II.2.9.2. Đánh giá đặc điểm địa chất công trình, tính chất xây dựng các lớp đất a) Địa chất công trình và địa chất thuỷ văn: Điều kiện địa chất công trình: Kết quả thăm dò và xử lý địa chất dưới công trình được trình bày trong bảng dưới đây: Lớp đất Chiều dày (m) Độ sâu (m) Mô tả lớp đất 1 1,6 1,6 Đất lấp 2 2,3 3,9 Sét màu xám xanh, xám nâu, dẻo mềm 3 8,5 12,4 Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen 4 5,8 18,2 Sét pha màu xám ghi, xám nâu, dẻo chảy. 5 7,5 25,7 Sét pha màu nâu vàng, nâu gụ, dẻo cứng 6 4,5 30,2 Cát pha màu xám nâu, nâu vàng,trạng thái dẻo cứng. 7 9 39,2 Cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa 8 Cát hạt thô, lẫn cuội sỏi màu nâu vàng, trạng thái chặt Số liệu điạ chất được khoan khảo sát tại công trường và thí nghiệm trong phòng kết hợp với các số liệu xuyên tĩnh cho thấy đất nền trong khu vực xây dựng gồm các lớp đất có thành phần và trạng thái như sau: Chỉ tiêu cơ lý của đất Lớp đất 1 2 3 4 5 6 7 8 Chiều dày (m) 1,6 2,3 8,5 5,8 7,5 4,5 9 Dung trọng tự nhiên g(t/m3) - 1,78 1,56 1,77 1,92 1,82 1,95 1,98 Dung trọng tính toán g(t/m3) - 1,78 0,93 0,77 0,92 0,82 0,95 0,98 Hệ số rỗng e - 1,105 1,653 1,050 0,813 0,77 - 0,61 Tỉ trọng D - 2,69 2,6 2,68 2,72 2,63 - 2,68 Độ ẩm tự nhiên W(%) - 38,6 58,2 35,0 28,2 20,4 - 19 Độ ẩm gh chảy Wl(%) - 44,3 54,7 37,6 37,2 24,6 - - Độ ẩm gh deo Wp(%) - 25,4 39,2 24,5 23,9 18 - - Độ sệt B - 0,7 1,23 0,8 0,32 0,36 - - Góc ma sát trong j0 - 5 3 6 13 21 25,2 29 Điều kiện địa chất thuỷ văn: Mực nước ngầm tương đối ổn định ở độ sâu -7m so với cốt tự nhiên, nước ít ăn mòn. Do đó dung trọng tính toán ở bảng trên là dung trọng có xét đến sự ngập nước của lớp đất. b) Đánh gía điều kiện địa chất công trình: Qua lát cắt địa chất ta thấy lớp đât 1 là lớp đất lấp có thành phần hổn tạp cần phải nạo bỏ. Các lớp đất 2, 3, 4 đều là các lớp đất thuộc loại sét yếu, có môđun biến dạng thấp (E<100). Lớp đất thứ 5 và 6 có cường độ lớn hơn nhưng cũng thuộc loại đất không tốt cho móng nhà cao tầng. Đến lớp đất tiếp theo (lơp 8) là lớp đất cát thô lẫn cuội sỏi có E0= 400 kG/cm2, đây là lớp đất rất tốt và cũng là lớp đất cuối cùng trong lát cắt địa chất. Vì vậy chọn phương án móng cọc cắm vào lớp đất này để chịu tải là hợp lý. c) Lập phương án móng Công trình nhà cao tầng thường có các đặc điểm chính: tải trọng thắng đứng giá trị lớn đặt trên mặt bằng không hạn chế, công trình cần có sự ổn định khi có tải trọng ngang… Do đó việc thiết kế móng cho nhà cao tầng cần đảm bảo: Độ lún cho phép Sức chịu tải của cọc Công nghệ thi công hợp lý không làm hư hại đến công trình đã xây dựng. Đạt hiệu quả - kinh tế – kỹ thuât. Với các đặc điểm địa chất công trình như đã giới thiệu, các lớp đất trên đều là đất yếu không thể đặt móng nhà cao tầng lên được, chỉ có lớp cuối cùng là cát hạt thô lẫn cuội sỏi có chiều dài không kết thúc tại đáy hố khoan là có khả năng đặt được móng cao tầng. Vậy ta dùng phương án móng sâu, cụ thể là móng cọc khoan nhồi để thiết kế. II.2.9.3. Tính toán cọc khoan nhồi cho móng M3 (trục 3) Các bước tính toán: Chon loại, kích thước cọc, đài cọc. Xác đinh sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nền. Sơ bộ chọn số lượng cọc cần dùng. Bố trí cọc trên mặt bằng và mặt đứng. Tính toán và kiểm tra theo các điều kiện: + Kiểm tr tải trọng tác dụng lên cọc. + Kiểm tra sức chịu tải của đất nền. + Kiểm tra độ lún của đất nền. Chọn đường kính cọc, chiều dài cọc và kích thước đài cọc: Căn cứ vào các lớp địa chất trên ta dự kiến cắm cọc vào độ sâu 41,2m tính từ mặt đất tự nhiên tức là cắm vào lớp 8 một đoạn 2m (lớp cát thô chặt, có lẫn cuội sỏi). Sơ bộ chọn tiết diện cọc là : D=0,8m. Giả thiết chiều sâu đặt đài là 2,5m, suy ra đài cọc nằm trong lớp đất thứ 1 và 2 trong đó phần đài trong lớp 1 là 0,9m lớp 2 là 1,4m. Chiều dài cọc l = 41,2 - 2,5 = 38,7m PHầN II: tin học I. Nội dung thực hiện Chương trình được thiết kế nhằm giảm bớt công việc cho người thiết kế trong quá trình dồn tải, vào số liệu Sap 2000 và tổ hợp nội lực. Cấu trúc chương trình gồm những phần chính sau: Nhập số liệu: Nhập số liệu kiến trúc: Số liệu khung phẳng, số liệu mặt bằng Nhập số liệu vật liệu, tải trọng, mặt cắt Tính toán: Tính tải trọng dồn vào khung: Đưa ra được 4 dạng chất tải: Tĩnh tải, Hoạt tải 1, Hoạt tải 2, Gió Trái, Gió Phải. Xuất dữ liệu ra file *.s2k, gọi chương trình Sap2000 chạy file *.s2k Đọc file *.out và file *.s2k, xử lý dữ liệu và cho kết quả: Bảng tổ hợp dầm, Bảng tổ hợp cột. II. Ngôn ngữ lập trình Chương trình viết bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 (Lập trình trên môi trường Winsdows). Ngôn ngữ Visual Basic 6.0 là phiên bản được hãng Microsoft phát triển dựa trên nền HDH Windows. Đây là ngôn ngữ có tính trực quan cao (Lập trình theo phương thức kéo thả). So với các phiên bản trước thì phiên bản Visual Basic 6.0 đã cho phép người lập trình sử dụng nó như một công cụ tương tác với hầu hết các sản phẩm khác của Microsoft như: SQL Server, Access, Excel, Word, Power Point, Outlook. Cùng với sự hỗ trợ ngày càng mạnh mẽ, phương pháp lập trình hướng đối tượng (OOP) với công cụ cơ sở dữ liệu mô hình quan hệ, kiến trúc client – server đã giúp cho người lập trình có thể chọn lựa phương trình lập trình, cũng như cách lập trình. Như chúng ta đã biết, để giải quyết bài toán trong xây dựng thì phần nhập dữ liệu đầu vào là hết sức quan trọng. Chính vì vậy, chương trình viết ra phải có giao diện thân thiện, dễ sử dụng cũng như có thể kiểm tra lại sai sót trong phần nhập dữ liệu. Visual Basic 6.0 là ngôn ngữ mang tính trực quan nên ngay trong lúc thiết kế chúng ta đã có thể bao quát được toàn bộ quá trình lập dữ liệu, vì thế vấn đề nhập dữ liệu trở nên dễ dàng hơn cả với người lập trình và người sử dụng. Visual Basic 6.0 là ngôn ngữ mang tính kế thừa cao, đặc biệt chúng ta có thể sử dụng các tiện ích do những công ty hoặc cá nhân tạo nên dưới dạng file *.ocx và *.dll. Vì vậy ngoài khả năng giao diện thân thiện, chương trình còn có thẻ xuất ra các kết quả đúng theo ý của người sử dụng. Kết quả đưa ra có thể sử dụng ở dạng bảng, dạng đồ họa, dạng Text. Chính vì vậy, khi sử dụng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 chúng ta có thể giảm bớt gánh nặng trong quá trình thiết kế về giao diện cũng như kết quả đồ họa, dành thời gian để đi sâu vào giải quyết các vấn đề chính của bài toán. III. Cấu trúc chương trình III.1. Hệ thống các Form Frmmain: Đây là Form chính của chương trình Frmnhap_khung_phang: Nhập số liệu hình học của khung: Số tầng, số nhịp, chiều cao mỗi tầng, chiều cao mỗi nhịp. Đồ họa của Form xử lý giúp người dùng có thể thấy trực quan số liệu mình nhập vào. FrmNhap_vat_lieu: Nhập số liệu về vật liệu sử dụng trong quá trính tính nội lực khung, bao gồm các số liệu về bê tông, thép. FrmNhap_tiet_dien: Tiết diện ở đây người dùng có thể thay đổi bằng cách thêm hoặc bớt tiết diện để phù hợp với bài toán. Tuy nhiên chương trình mặc định là phải tồn tại ít nhất một mặt cắt vì vậy không thể xóa mặt cắt duy nhất. FrmNhap_tai_trong: Chương trình cho phép người dùng định nghĩa các lớp sàn, hoạt tải sàn và vùng xây dựng để tính tải trọng gió. Form tự động cập nhật các tải trọng tính toán sau khi người dùng nhập số liệu xong (Tính tải tính toán của sàn, hoạt tải tính toán của sàn…). Frm_hien_thi: Sau khi nhập xong sơ đồ hình học của khung, Frm_hien_thi trở thành Form nền của chương trình, hiển thị sơ đồ hình học của khung, sơ đồ chất tải của khung… Frm_so_lieu_mat_bang: Nhập số liệu về mặt bằng, nhập số liệu về dầm phụ. Gán tường cho dầm phụ, hiển thị và thay đổi tải trọng từng ô sàn. Đặc biệt trong Form này chúng ta có thể nhập số liệu mặt bằng cho mặt bằng từng tầng hoặc cho toàn bộ công trình. FrmChi_tiet_tiet_dien: Thêm tiết diện hoặc chỉnh sửa tiết diện. Khi kích thước nhập vào trong ô Textbox thay đổi sẽ được hiển thị ngay trong ô Picture, như vậy sẽ giúp người sử dụng hình dung được tiết diện đã nhập. Frm_chi_tiet_tinh_tai: Thêm tĩnh tải sàn hoặc chỉnh sửa tĩnh tải sàn. Người dùng có thể lựa chọn các vật liệu sàn có sẵn trong ô ComboBox. Frm_gan_tiet_dien: Gán tiết diện cho dầm và cột Frm_gan_tuong: Gán tường cho dầm. FrmBang_to_hop: Đưa ra kết quả tổ hợp cho dầm và cột sau khi tính toán và tổ hợp nội lực xong. III.2. Hệ thống các Modul Mod_Khai_bao: Khai báo các biến toàn cục dùng cho chương trình, đây là những biến chính sử dụng hầu hết trong các Form và Modul. Mod_Khoi_Tao: Tạo các giá trị ban đầu cho các control của các Form, ví dụ như tạo ra các list ban đầu cho ComboBox, hay là là trường của Vsflexgrid… Mod_Tao_du_lieu: Tạo dữ liệu ban đầu cho các biến toàn cục, tức là tạo giá trị mặc định cho các biến toàn cục đó. Mod_xu_ly_do_hoa: Chứa tất cả các hàm về xử lý đồ họa của chương trình. Các hàm và thủ tục này chủ yếu sử dụng cho Frmnhap_khung_phang, Frm_hien_thi và Frm_so_lieu_mat_bang. Mod_Don_tai: Bao gồm các hàm và các thủ tục sử dụng trong quá trình tính toán dồn tải. Mod_Xu_ly_du_lieu: Bao gồm các hàm và thủ tục sử dụng trong quá trình nhập dữ liệu, đọc dữ liệu. Mod_xu_ly_tai_trong: Đây là Modul dành riêng cho việc xử dụng số liệu và hiển thị các sơ đồ chất tải: Tĩnh tải, Hoạt tải 1, Hoạt tải 2, Gió Trái, Gió Phải. Mod_doc_ghi_sap2000: Sau khi hoàn thành các số liệu về sơ đồ chất tải, tao gọi các hàm và thủ tục trong modul này để ghi ra định dạng file *.s2k. Đồng thời sau khi có kết quả tính toán từ chương trình Sap2000 chúng ta lại đọc trở lại file *.s2k để lấy số liệu đầu vào. Mod_doc_file_OUT: Modul chứa các hàm và thủ tục đọc và phân tích, xử lý kết quả tính Sap2000 dưới dạng file *.OUT Mod_THCB1: Chứa các hàm và thủ tục tính toán tổ hợp cơ bản 1 cho cả dầm và cột. Mod_THCB2: Chứa các hàm và thủ tục tính toán tổ hợp cơ bản 2 cho cả dầm và cột. Mod_THCB: Tổng hợp Tổ hợp cơ bản 1 và Tổ hợp cơ bản 2 cho dầm, cột. Mod_viet_chu: chứa các hàm, thủ tục để xử lý chữ viết khi hiển thị. IV. THUậT TOáN BẮT ĐẦU NHẬP DỮ LIỆU XỬ Lí SỐ LIỆU TÍNH NỘI LỰC KHUNG TỔ HỢP NỘI LỰC XUẤT KẾT QUẢ KẾT THÚC CHƯƠNG TRìNH CTC DON_TAI_PHAN_BO() Dầm (i,j) Sàn (i,j,1) Sàn (i,j,2) Số Tầng: n Số Nhịp: m i = 1 i = i + 1 RETURN 5 1 – + – + + – 2 i <= n j = 1 j <= m Sàn (i,j,1).l1 < Sàn (i,j,1).l2 Dầm (i,j).TT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).TT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) Dầm (i,j).HT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).HT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) IV.1. Chương trình con: Dồn tải phân bố Dầm (i,j).TT=Dồn_Tải_Hỡnh_Thang( Sàn (i,j,1).TT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) Dầm (i,j).HT=Dồn_Tải_Hỡnh_Thang( Sàn (i,j,1).HT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) 2 1 Sàn (i,j,2).l1 < Sàn (i,j,2).l2 Dầm (i,j).TT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).TT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) Dầm (i,j).HT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).HT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) 4 3 + – 3 Dầm (i,j).TT=Dồn_Tải_Hỡnh_Thang( Sàn (i,j,1).TT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) Dầm (i,j).HT=Dồn_Tải_Hỡnh_Thang( Sàn (i,j,1).HT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) 4 j = j + 1 5 IV.2. Chương trình con: Dồn tải tập trung CTC DON_TAI_TAP_TRUNG() Dầm (i,j) Sàn (i,j,1) Sàn (i,j,2) Số Tầng: n Số Nhịp: m i = 1 i = i + 1 KẾT THÚC 5 1 2 i <= n j = 1 j <= m Sàn (i,j,1).l1 < Sàn (i,j,1).l2 Dầm (i,j).TT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).TT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) Dầm (i,j).HT=Dồn_Tải_Tam_Giỏc( Sàn (i,j,1).HT, Sàn (i,j,1).l1, Sàn (i,j,1).l2 ) 4 3 1 k = 1 k <= Dầm_Phụ (i,j,2).Count k = k + 1 j = j + 1 4 3 5 Dầm (i,j).TTTT(k)=Dầm_Phụ (i,j,k,2).TT * 1/2 Dầm (i,j).HTTT(k)=Dầm_Phụ (i,j,k,2).HT * 1/2 Dầm (i,j).TDTT(k)=Dầm_Phụ (i,j,k,2).Điểm_Dầu.X – + IV.3. Chương trình con: Dồn tải hình thang CTC DON_TAI_HINH_THANG Tải phõn bố: q Kớch thước ụ sàn: l1, l2 Tải phõn bố lờn dầm: qtd qd = 0 qd = q*l1/2 Beta = 0 Beta = l1/2 qtd = (1-2*Beta^2 + Beta^3) * qd RETURN IV.4. Chương trình con: Dồn tải tam giác qdt = 5*qd/8 + qtd RETURN CTC DON_TAI_TAM_GIAC Tải phõn bố: q Kớch thước ụ sàn: l1, l2 Tải phõn bố lờn dầm: qtd qd = 0 qd = q*l1/2 IV.5. Chương trình con: Xác định tường – Dam_phu[i,j,k].Loai_tuong = 1 Dam_phu[i,j,k].Loai_tuong = 2 CTC Gan_tuong(Dam_phu[i,j,k],2) k < 4 j <m_so_nhip i < n_so_tang CTC Xac_dinh_tuong() Dam_phu[k,m,n] m_co_nhip n_so_tang i = 1 j = 1 k = 1 CTC Gan_tuong(Dam_phu[i,j,k],1) RETURN k = k + 1 j = j + 1 i = i + 1 – + + + + + – – – IV.6. Chương trình con: Gán tường CTC Gan_tuong(Dam as Kieu_dam_phu, Loai_tuong as integer) KT_tang(k), Tuong() Tai_tuong Loai_tuong = 1 Tai_tuong = KT_tang(k)*Tuong[1].Tai_phan_bo Dam.Tinh_tai = Dam.Tinh_tai + Tai_tuong Loai_tuong = 2 Tai_tuong = KT_tang(k)*Tuong[2].Tai_phan_bo Dam.Tinh_tai = Dam.Tinh_tai + Tai_tuong RETURN – – + + – – – – CTC Gan_tuong(Dam_phu[i,j,k],1) k = k + 1 j = j + 1 i = i + 1 Dam_phu[i,j,k].Loai_tuong = 1 Dam_phu[i,j,k].Loai_tuong = 2 CTC Gan_tuong(Dam_phu[i,j,k],2) k < 4 j <m_so_nhip i < n_so_tang CTC Gan_dam_phu(x As Single, Tang As Integer, Nhip As Integer, Tren As Boolean) Dam_phu[k,m,n] m_co_nhip n_so_tang i = 1 j = 1 k = 1 RETURN + + + + + – IV.7. Chương trình con: Gán dầm phụ IV.8. Chương trình con: Gán tường chính CTC Gan_tuong_chinh(Dam as Kieu_dam, Loai_tuong as integer) KT_tang(k), Tuong() Tai_tuong Loai_tuong = 1 Tai_tuong = KT_tang(k)*Tuong[1].Tai_phan_bo Dam.Tinh_tai = Dam.Tinh_tai + Tai_tuong Loai_tuong = 2 Tai_tuong = KT_tang(k)*Tuong[2].Tai_phan_bo Dam.Tinh_tai = Dam.Tinh_tai + Tai_tuong RETURN – + – + IV.9. Chương trình con: Xác định tường chính + + CTC Xac_dinh_tuong_chinh() – CTC Gan_tuong_chinh(Dam_chinh[i,j],1) Dam_chinh[i,j].Loai_tuong = 2 CTC Gan_tuong_chinh(Dam_chinh[i,j],2) – – – + j <m_so_nhip i < n_so_tang RETURN j = j + 1 i = i + 1 + Dam_chinh[i,j].Loai_tuong = 1 Dam_chinh[n,m] m_so_nhip n_so_tang i = 1 j = 1 IV.10. Chương j = j + 1 i = i + 1 j = j + 1 CTC Tao_File_OUT (tenfile as string) n_tang; m_nhip Dam[n]; Cot[m] Mat_cat[k]; Vat_lieu i = 1 j = 1 CTC gi_file (nut[i.j]) j <m_so_nhip i < n_so_tang i = 1 CTC gi_file (Dam[i]) i <so_dam_chinh i = i + 1 CTC gi_file (Cot[i]) i < So_cot 1 i = 1 + + + + – – – – trình con: Tạo File OUT j = j + 1 1 j = 1 CTC gi_file (Mat_cat[j]) j <So_mat_cat CTC gi_file (Vat_lieu) Ten_tai = “TINHTAI” CTC gi_file (Ten_tai) Ten_tai = “HOATTAI1” CTC gi_file (Ten_tai) Ten_tai = “HOATTAI2” 2 + – 2 Ten_tai = “GIOTRAI” CTC gi_file (Ten_tai) Ten_tai = “GIOPHAI” CTC gi_file (Ten_tai) RETURN V. Hướng dẫn sử dụng chương trình Nhập số liệu: Khởi động chương trình: Chạy file “TINH_KHUNG_PHANG.EXE”, giao diện chính của chương trình xuất hiện: H1. Giao diện chính của chương trình Bây giờ chúng ta có thể mở một File dữ liệu đã có sẵn bằng cách: Vào menu Tệp \ Mở tệp Click vào nút trên thanh Toolbar Mặt khác, nếu muốn tạo một File dữ liệu mới: Chúng ta vào menu Tệp \ Tạo mới Click vào nút trên thanh Toolbar Nhập số liệu hình học khung phẳng Sau khi tạo mới một File dữ liệu, chúng ta sẽ bắt đầu nhập số liệu cần thiết cho bài toán, đầu tiên là nhập số liệu hình học. Nhập số nhịp và kích thước mỗi nhịp, chương trình có thể cho ta nhập kích thước các nhịp khác nhau đồng thời hiển thị ngay ở khung đồ họa, để người nhập có thể dễ dàng kiểm tra số liệu nhập vào một cách trực quan. Nhập số tầng và kích thước mỗi tầng Sau khi nhập xong số liệu hình học: Nhấn nút “Xác nhận” để chấp nhận nhập số liệu đã nhập. Nhấn nút ”Thoát” để loại bỏ dữ liệu đã nhập. Nhấn nút “Nhận và nhập tiếp” để chấp nhận số liệu đã nhập và tiếp tục nhập số liệu. H2. Giao diện sơ đồ khung phẳng Nhập số liệu về vật liệu: Nhập các thông số vật liệu Bê tông Trọng lượng riêng của Bê tông (Kg/m3) Hệ số Poisson Mác Bê tông Modul đàn hồi của Bê tông Cường độ chịu nén Rn (Kg/cm2) Cường độ chịu kéo Rk (kg/cm2) Nhập các thông số vật liệu thép Mác thép Cường độ chịu kéo Ra Cường độ chịu nén Ra’ Cường độ chịu cắt Rad Modul đàn hồi của thép Sau khi nhập xong số liệu vật liệu Nhấn nút “Xác nhận” để chấp nhận số liệu đã nhập Nhấn nút “Thoát” để loại bỏ dữ liệu đã nhập Nhấn nút “Nhận và nhập tiếp” để chấp nhận số liệu đã nhập và tiếp tục nhập số liệu Nhấn nút “Mặc định” để trở về số liệu ban đầu của chương trình H3. Giao diện nhập số liệu vật liệu Nhập số liệu về tiết diện Trong chế độ mặc định chương trình đã tạo sẵn một Tiết diện có tên là “MacDinh” để gán cho toàn bộ Cột và Dầm của khung. H4. Giao diện nhập số liệu tiết diện Để Sửa chữa và xem chi tiết Tiết diện bất kỳ, chúng ta nhấn vào nút “Chi tiết”. Form “Nhập kích thước Tiết diện” xuất hiện. Để tạo thêm một mặt cắt nữa chúng ta nhấn nút “Thêm”. Form “Nhập kích thước Tiết diện” xuất hiện. Để xóa một tiết diện chúng ta chọn Tiết diện cần xóa và nhấn vào nút “Xóa”. Tuy nhiên nếu có duy nhất một Tiết diện, nếu ta ấn vào nút “Xóa”, chương trình sẽ thông báo: Bởi vì cần phải tồn tại ít nhất một mặt cắt. Sau khi nhập xong số liệu vật liệu Nhấn nút “Xác nhận” để chấp nhận nhập số liệu đã nhập. Nhấn nút “Thoát” để loại bỏ dữ liệu đã nhập. Nhập kích thước tiết diện Form “Nhập kích thước Tiết diện” để thay đổi kích thước hoặc thêm một Tiết diện. Nhập tên Tiết diện Nhập chiều cao Tiết diện H (cm) Nhập chiều rộng Tiết diện B (cm) Diện tích của Tiết diện sẽ được chương trình xử lý ngay khi người dùng thay đổi kích thước H, B. Đồng thời Tiết diện cũng được hiển thị ngay ở khung đồ họa rất trực quan. Sau khi nhập xong số liệu vật liệu Nhấn nút “Xác nhận” để chấp nhận nhập số liệu đã nhập Nhấn nút “Thoát” để loại bỏ dữ liệu đã nhập Nhấn nút “Mặc định” để trở về số liệu mặc định ban đầu của chương trình. H5. Giao diện nhập kích thước Tiết diện. Nhập số liệu tải trọng Nhập số liệu Tĩnh tải Chương trình mặc định có 2 loại tải sàn: Sàn các tầng và Sàn các mái. Trong đó: Sàn tầng có 3 lớp: Bê tông cốt thép 2 lớp vữa trát trần Sàn mái có 3 lớp: Bê tông cốt thép Gạch lá nem Vữa trát