Tổng quan về kiến trúc công trình xây dựng

PHẦN I: KIẾN TRÚC KHỐI LƯỢNG: 0% GVHD : THẦY TÔ VĂN LẬN TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1/ MỤC ĐÍCH THIẾT KẾ: Hòa nhập với sự phát triển mang tính tất yếu của đất nước, ngành Xây dựng đang giữ vai trò thiết yếu trong chiến lược xây dựng đất nước. Vốn đầu tư xây dựng cơ bản chiếm rất lớn trong ngân sách nhà nước, kể cả vốn đầu tư nước ngoài. Trong giai đoạn Thành phố Đà Nẵng đang phát triển như hiện nay, có rất nhiều cơ hội đầu tư trong và ngoài nước,thì nhu cầu về hạ tầng cần được triển khai mạnh mẽ. Chúng ta phải thực hiện điều này để tránh những bất cập trong quá trình phát triển của các thành phố trong quá trình phát triển. Ví dụ như thành phố Hồ Chí Minh, trong quá trình phát triển, hạ tầng đã không được đáp ứng một cách đầy đủ, nên đã dẫn đến một số khó khăn, ngăn trở sự phát triển cũng như bỏ lỡ một số cơ hội đầu tư lớn. Vì vậy để đáp ứng nhu cầu đó,công trình này đã ra đời. 2/ GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 2.1/ Vị trí công trình: Công trình được xây dựng tại số : Trụ sở công ty xây dựng Đà nẵng 89 Hai Bà Trưng. 2.2/ Qui mô và đặc điểm công trình: Chức năng sử dụng của công trình văn phòng hành chính, văn phòng làm việc cho thuê. Công trình có tổng cộng 11 tầng với 2 tầng hầm mỗi tần sâu 2.8m, 1 tầng trệt và 10 tầng lầu và 1 hồ nước mái. Tổng chiều cao của công trình là39.2m Kích thước mặt bằng sử dụng 29.3m x 20.5m Mặt đứng công trình: Mặt đứng công trình bao gồm: Tầng hầm 1 cao 2.8m Tầng hầm 2 cao 1.8m Tầng trệt cao 3.6m 10 tầng còn lại mỗi tầng cao 3.3m Công trình có 2 thang máy và 1 thang bộ Mặt bằng công trình: Tầng hầm Nhà để xe gắn máy,kho, lối xuống bằng ramp dốc có diện tích để xe là 217.6 m2 Ngoài ra còn có bể nước dự phòng và máy bơm nước Có 1 thang bộ và 2 thang máy Tầng trệt Một sảnh chính, một quầy tiếp tân,quầy phục vụ và căn tin,2 wc Một phòng trạm biến thế có diên tích 21 m2 , một phòng máy phát điện có diện tích 22 m2 Lầu 1: Một sảnh khá lớn nơi ban quản lý hành chính làm việc diện tích 112 m2 Gara xe máy diện tích rộng hơn 302.1 m2 Hai toalet nhỏ trong khu gara TẦNG ĐIỂN HÌNH: Mỗi tầng có các phòng hành chính, văn phòng làm việc và cả phòng vệ sinh 3/ ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Thành phố Đà nẵng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với các đặc trưng của vùng khí hậu miền Trung, có 4 mùa nhưng không rõ rệt Các yếu tố khí tượng Nhiệt độ trung bình năm :260C Nhiệt độ thấp nhất trung bình năm :220C Nhiệt độ cao nhất trung bình trong năm: 320C Lượng mưa trung bình: 800-1600 mm/ năm Độ ẩm tương đối trung bình: 75% Độ ẩm tương đối thấp nhất vào mùa khô: 70-80% Độ ẩm tương đối thấp nhất vào mùa mưa : 80-85% Số giời nắng trung bình khá cao, ngay trong mùa mưa cũng có trên 4 giờ/ ngày, vào mùa khô là trên 8 giờ/ ngày Hướng gió chính thay đổi theo mùa: Vào mùa khô, gió chủ đạo từ hướng bắc chuyển dần sang đông, đông nam và nam Vào mùa mưa, gió chủ đạo theo hướng tây nam và tây. Tầng suất lặng gió trung bình hàng năm là 26%, lớn nhất là tháng 10 (34%) và nhỏ nhất là tháng 5 (14%). Tốc độ gió trung bình 2.4-2.6 m/s. Thường hay có giông bão vào mùa mưa 4/ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 4.1/ Điện: Công trình sử dụng điện được cung cấp từ 2 nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng có công suất 150 KVA (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt ở tầng trệt trong phòng riêng cách ly để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng sinh hoạt). Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm, được lắp đặt đồng thời khi thi công. Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa. Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện : hệ thống ngắt điện tự động từ 1A đến 80A được bố trí theo tầng và theo khu vực ( đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ) 4.2/ Hệ thống cung cấp nước: Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy. Tất cả được chứa trong bể nước ngầm đặt ở tầng hầm. Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính. Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp Giant. Hệ thông cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật, các đương ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng 4.3/ Hệ thống thoát nước: Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ dẫn nước và chảy vào các ống thoát nước mưa đi xuống dưới. Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng. 4.4 Hệ thống thông gió và chiếu sáng a/ Chiếu sáng Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên với hệ thống cửa sổ và cửa chính xung quanh công trình, đồng thời lổ thông tầng nên công trình nhận được nhiều ánh sáng tự nhiên. ở tại các lối đi lên xuống cầu thang, hành lang, ramp dốc và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng. b/Thông gió Ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên. ở giữa công trình có lổ thông tầng nhằm tạo sự thông thoáng thêm cho công trình. Riêng tầng hầm có bố trí them các khe thông gió và chiếu sáng. 4.5 An toàn phòng cháy chữa cháy Ở mỗi tầng đều được bố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy( vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2...) ngoài ra ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết bị báo cháy( báo nhiệt) tự động 4.6/ Hệ thống thoát rác: Rác thải được chứa ở gian rác được bố trí ở tâng hầm và sẽ có bộ phận đưa rác ra ngoài. Kích thước gian rác là 1.6m*2.3m. gian rác được thiết kế kín đáo, kỹ càng để tránh làm bốc mùi 4.7/ Vận chuyển: Phương tiện vận chuyển chủ yểu là cầu thang bộ và cầu thang máy 5/ GIẢI PHÁP KẾT CẤU: 5.1 Kết cấu khung: Khung BTCT chịu lực chính, giải nội lực khung bằng phần mềm ETABS V8.48, tính cốt thép bằng Excel. Tường gồm 2 loại: tường bao che công trình và tường ngăn giữa các phòng 5.2 kết cấu mái: mái bằng, khung mái BTCT 5.3/ nền móng: lựa chọn phương án móng phù hợp với địa chất và tính chất công trình CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH. I.PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC 1.NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG. Ngôi nhà mà chiều cao ủa nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng”.Đó là định nghĩa là cao tầng do Ủy Ban Nhà cao tầngquốc tế đưa ra. Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tàng nhiều, độ cao lớn, trọng lượng nặng. Đa số nhà cao tầng lại có diện tích mặt bằng tương đối nhỏ hẹp,nên các giải pháp nền móng cho nhà cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu. tùy thuộc môi trường xung quanh, địa thế xây dựng tính kinh tế khả năng thực hiện kỹ thuật …mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất. Ở Việt Nam, phần lớn diện tích xây dựng nằm trong khu vực đất yếu nên thường phải lưah chọn phương án móng sâu để chịu tải tốt nhất , cụ thể ở đây là móng cọc. Tổng chiều cao của công trình lớn do vậy ngoài tải trọng đứng lớn thì tác động của gió và động đất đến công trình cũng rất đáng kể.Do vậy, đới với các nhà cao hơn 40m phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác động của động đất.Kết hợp với giải pháp nền móng hợp lý và việc lựa chọn kích thước mặt bằng công trình(B và L) thích hợp thì sẽ góp phần lớn và việc tăng tính ổn định, chống lật chống trượt và độ bền của công trình. Khi thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tải trọng ngang là yếu tố rất quan trọng,chiều cao công trình tăng, các nội lực và chuyển vị của công trình do tải trọng ngang gây ra cũng tăng lên nhanh chóng.Nếu chuyển vị ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong công trình bị hư hại, gây cảm giác khó chịu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người sử dụng công trình.Vì vậy, két cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chịu lực, mà còn phải đảm bảo đủ độ cứng để chống lại các tải trọng ngang, sao cho dưới tác động của các tải trọng ngang, giao động và chuyển vị ngang của công trình không vượt quá giới hạn cho phép. Việc tạo ra hệ kết cấu để chịu các tải trọng này là vấn đề quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng. Mặt khác, địa điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công phức tạp, nguy hiểm.Do vậy, khi thiết kế biẹn pháp thi công, phải tính toán kỹ, quá trình thi công phải nghiêm ngặt, đảm bảo độ chính xác cao,đảm bảo an toàn lao động về chất lượng công trình khi đưa vào sử dụng. II.HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA NHÀ CAO TẦNG: 1. Hệ khung chịu lực Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu tải trong ngang. Cột và dầm trong hệ khung liên kết với nhau tại các nút khung, quan niệm là nút cứng.Hệ kết cấu khung được sủ dụng hiệu quả cho các công trình có yêu cầu không gian lớn, bố trí nội thất linh hoạt, phù hợp với nhiều loại công trình.Yếu điểm của kết cấu khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém. Ngoài ra, hệ thống dầm của kết cấu khung trong nhà cao tầng thường có chiều cao lớn nên ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình và tăng độ cao của ngôi nhà, kết cấu khung bê tông cốt thép thích hợp cho ngôi nhà cao không quá 20 tầng. vì vậy, kết cấu khung chịu lực không thể chọn để làm kết cấu chịu lực chính cho công trình này. 2. Hệ tường chịu lực Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chịu lực chính của công trình. Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chịu tải trọng đứng và làm gối tựa cho sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chịu lực, tường ngang chịu lực, tường ngang và dọc cùng chịu lực. Trường hợp tường chịu lực, chỉ bố trí theo một phương, sự ổn định của công trình theo phương vuông góc được đảm bảo nhờ các vách cứng.Khi đó, vach cứng không những được thiết kế để chịu tải trọng ngang mà cả tải trọng đứng. Số tầng có thể xây dựng được của hệ tường chịu lực đến 40 tầng. Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng có một số hạn chế: Gây tốn kém vật liệu Độ cứng của công trình quá lớn không cần thiết Thi công chậm Khó thay đổi công năng sử dụng khi có yêu cầu 3. Hệ khung- tường chịu lực Là một hệ hỗn hợp gồm hệ khung và các vách cứng, hai loại kết cấu này liên kết cứng với nhau bằng các sàn cứng, tạo thành hệ không gian cùng nhau chịu lực. Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chịu một phần tải trọng đứng, tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chịu lực( vách cứng) Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với vách cứng, gọi là sơ đồ khung giằng. Sàn cứng là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong sơ đồ nhà cao tầng kiêu khung giằng. Để đảm bảo ổn định của cột, khung và truyền được các tải trong ngang khác nhau sang các hệ vách cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang, Sự bù trừ các điểm mạnh và yếu của hai hệ kết cấu khung và vách như trên, đã tạo nên hệ kết cấu hỗn hợp khung tường chịu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung tường chịu lực có thể chịu được lớn nhất lên đến 50 tầng III. So sánh lựa chọn phương án kết cấu Qua xem xét, phân tích các hệ chịu lực như trên và dựa vào các đặc điểm của công trình như giải pháp kiển trúc, ta có một số nhận định sau đây để lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình như sau: Do công trình được xây dựng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng là vùng hầu như không xảy ta động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của giố bão. Vì công trình có chiều cao H< 40m nên ta có thể không xét đến ảnh hưởng của gió động. Do vậy trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như : cầu thang, hồ nước… hệ chịu lực chính của công trình được chọn là khung bê tông cốt thép, vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với quy mô công trình, và sơ đồ này có thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong pham bi cho phép, vì khung có độ cứng chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém. Sàn là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng khung giằng. có chức năng đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột, khung. Sàn trong đồ án này được chọn: phương án sàn sườn có hệ dầm trực giao vì diện tích các ô sàn lớn. ta có thể dùng phương án sàn bê tông ứng lực trước để thiết kế đối với ô sàn có kích thước lớn. hiện nay xu hướng xây dựng các công trình cao tầng ngảy càng nhiều, và sàn căng là một trong những giải pháp kết cấu mang lại nhiều thuận lợi cho công trình cao tầng như: giảm được chiều dày của cấu kiện và tăng được chiều dày nhịp dầm, tạo được khoảng không sử dụng dễ dàng bố trí nội thất, giảm được trọng lượng bản thân của công trình, đưa đến giảm được tải trọng tác dụng lên móng,giảm giá thành xây dựng, nâng cao chất lượng thẩm mỹ, kiến trúc của công trình, thi công coppha đơn giản và giảm thời gian thi công, nâng cao được số tầng mà vẫn đảm bảo được chiều cao khống chế Kết luận:hệ chịu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn và khung. IV. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC: Hiện nay trên thế giới có 3 trường phái tính toán hệ chịu lực nhà nhiều tân thể hiên theo 3 mô hình như sau: Mô hình liên tục thuần túy: giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu là dựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn bộ hệ chịu lực là hệ chịu lực siêu tĩnh. Khi giải quyết theo mô hình này, không thê giải quyết được hệ có nhiều ẩn. đó chính là giới hạn của mô hình này. Tuy nhiên mô hình này chính là cha đẻ của các phương pháp tính toán hiện nay. Mô hình rời rạc: ( phương pháp phần tử hữu hạn): rời rạc hóa toàn bộ hệ chịu lực của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và chuyển vị. khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết các bài toán kết cấu như STAADPRO, FEAP, ETABS, SAP2000… Mô hình rời rạc-liên tục: từng hệ chịu lực được xem là rời rạc, nhưng các hệ chịu lực này sẽ liên kết lại với nhau thông qua các liên kết trượt ( lỗ cửa, mạch lắp ghép…) xem là liên tục phân bố liên tục theo chiều cao. Khi giải quyết bài toán này ta thường chuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính bằng phương pháp sai phân, từ đó giải các ma trận và tìm nội lực. Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) : Trong phương pháp phần tử hữu hạn vật thể thực hiện liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử có hình dang đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với nhau bằng một số điểm quy định được gọi là nút. Các vật thể này vẫn được giữ nguyên là các vật thể liên tục trong phạm vi của mỗi phần tử, nhưng có hình dạng đơn giản và kích thước bé nên cho phép nghiên cứu dễ dàng hơn dựa trên cơ sở quy luật về sự phân bố chuyển vị và nội lực( chẳng hạn các quan hệ được xác lập trong lý thuyết đàn hồi). các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định và mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng( hoặc ma trận độ mềm) của phân tử. các ma trận này được dùng để ghép các phần tử lại thành một mô hình rời rạc hóa của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng hoặc ma trận độ mềm của kết cấu. Các tác động ngoài gây ra nội lực và chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các thành các ứng lực tại các nút và được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương. Các ẩn số cần tìm là các chuyển vị nút hoặc nội lực tại các điểm nút được xác định trong ma trận chuyển vị nút hoặc ma trận nội lực nút. Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vị nút được liên hệ với nhau trong phương trình cân bằng theo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật của kết cấu. sau khi giải hệ phương trình tìm được các ẩn số, người ta có thể tiếp tục xác định được các trường ứng suất, biến dạng của kết cấu theo các quy luật đã được nghiên cứu trong cơ học. sau đây là thuật toán tổng quát của phương pháp PTHH: Rời rạc hóa kết cấu thực hành thành một lưới các phần tử chọn trước cho phù hợp với hình dạng hình học của kết cấu và yêu cầu chính xác của bài toán. Xác định các ma trận cơ bản cho từng phần tử, ma trân độ cứng, ma trận tải trọng nút, ma trận chuyển vị nút.. theo trục tọa đọ riêng của phần tử. Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của cả kết cấu. Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó. Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút cả kết cấu. Từ chuyển vị nút tìm được, xác đinh nội lực cho từng phần tưe Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu Thuật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu: phân tích tĩnh, phân tích động và tính toán ổn định kết cấu. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển và thuận lợi của máy vi tính, ta có rất nhiều chương trình tính toán khác nhau, với các quan niệm tính toán và sơ đồ tính khác nhau. Trong nội dung của đồ án tốt nghiệp này với sự trợ giúp của phần mềm Sap 2000 vesion 10.0.1, ETABS vesion 9.14 để xác định nội lực của kết cấu Đôi nét về phần mềm Sap2000 : Sap ( structural analysis program) là chương trình phân tích thiết kế kết cấu chịu tác động của tải trọng: tĩnh di động, động lực học, ổn định công trình, nhiệt độ, động đất… với giả thiết kết cấu có biến dạng nhỏ (tuyến tính) hoặc có biến dang lớn (phi tuyến). sap được khởi thảo từ năm 1970 của một nhóm các nhà khoa hoc. Hệ thống sap đã qua nhiều thế hệ, từ các chương trình sap, solid sap, sap III, sap IV chạy trên các máy tính điện tử thế hệ cũ có trước những năm 80 và sau đó là sap 80, sap 86, sap 90 và sau cùng là sap 2000 chạy trên windows, sap 2000 là một đột phá của họ phần mềm sap do hãng CSI đưa ra vào cuối những năm 90 đầu năm 2000. Đôi nét về phần mềm ETABS: Là phần mềm rất mạnh để tính toán kết cấu nhà cao tầng cũng như sap, thì phần mềm này cũng do hãng CSI đưa ra vào những năm 80 được phát triển từ TABS. Cũng dựa trên phương pháp phẩn tử hữu hạn nhưng ETABS có đặc tính nổi trội hơn so với Sap là có thể mô hình nhà cao tầng một cách dễ dàng nhờ tính năng “similar” có thể phân biệt dầm, sàn cột,vách cứng làm điều này giảm thời gian mô hình và thiết kế kết cấu. PHẦN II: KẾT CẤU KHỐI LƯỢNG: 70% GVHD : THẦY TÔ VĂN LẬN CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN SÀN ĐIỂN HÌNH CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH KHI TÍNH TOÁN SÀN: Bố trí mặt bằng dầm và đánh số thứ tự các ô sàn Chọn sơ bộ chiều dày sàn Cấu tạo sàn tùy theo yêu cầu sử dụng Tải trọng theo TCVN 2737-1995 Sơ đồ tính toán của từng ô sàn Kết quả nội lực Tính cốt thép Kiểm tra độ võng ô sàn CHỌN VẬT LIỆU VÀ ĐÁNH SỐ THỨ TỰ CÁC Ô SÀN Bê tông mác 300 : Rn = 130 (Kg/cm2) ; Rk =10 (Kg/cm2) Thép AI (f 6 và f 8, tròn trơn ) có cường độ Ra =2300 (KG/cm2) AII (f ≥ 10, có gờ) có cường độ Ra=2800 (KG/cm2) MẶT BẰNG BỐ TRÍ DẦM SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 1.Chọn chiều dày dầm: Chọn ô sàn S1 (4500*7000) để tính toán. Giả thiết l1 =4500 và l2 =7000 Xác định sơ bộ kích thước của dầm phụ h = l2 /15= 7000/15= 466 mm chọn 450mm b = h/2 = 450/2 = 225 mm chọn 250 mm Xác định sơ bộ kích thước của dầm chính h = 2 l1/13= 9000/13= 692 mm chọn 700mm b = h/2 = 700/2 = 350 mm chọn 350 mm 2.Chọn chiều dày sàn: Chiều dày sàn được chọn theo công thức: Với : - l1 là chiều dài theo phương cạnh ngăn của ô sàn. -D = 0.8 – 1.4 -m = 40 – 45 Chọn ô sàn S1 có kích thước (4500*7000mm) lớn nhất làm ô sàn điển hình để tính toán. Khi đó chiều dày ô sàn là: h = (0.8/45)*4500 = 80 mm Vậy ta chọn độ dày sàn h =100mm= 10cm để tính cho tất cả các sàn còn lại. Xác định tải trọng : Tỉnh tải sàn gồm trọng lượng bản thân và các lớp cấu tạo sàn. gi = d x g . trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo thứ i ni : hệ số độ tin cậy các lớp cấu tạo thứ i Tĩnh tải g = gi x ni Hoạt tải: ptc = hoạt tải tiêu chuẩn (TCVN2737-1995). npi : hệ số độ tin cậy hoạt tải a. Tĩnh tải: * Các lớp cấu tạo sàn: Gạch ceramic g = 2000( KG/m3),dày 1 cm Vữa lót g = 1800 (KG /m3),dày 2 cm Các đường ống thiết bị Bê tông cốt thép g = 2500(KG /m3), dày 10cm Vữa trát g = 2000(KG /m3), dày 1 cm Kết quả Các lớp cấu tạo sàn g (KG/m3) gtc (KG/m2) HSVT gtt (KG/m2) Gạch men Ceramic (1 cm) Vữa lót sàn (2 cm) Bản BTCT ( 10cm ) Vữa trát trần (1 cm) Đường ống thiết bị 2000 1800 2500 1800 0.01 ´2000 = 20 0.02 ´ 1800 = 36 0.1 ´ 2500 = 250 0.01 ´ 1800 = 18 50 1.2 1.2 1.1 1.2 1.1 24 43.2 275 21.6 55 ® Trọng lượng bản thân kết cấu sàn : gttsàn = 418.8(KG/m2)=419(KG/m2) b. Tải trọng tường qui đổi: * Nguyên tắc tính toán trọng lượng tất cả trọng lượng các tường trong ô sàn rồi sau đó chia cho diện tích ô sàn đó theo công thức: (KG/m2) Trong đó - lt . chiều dài tường. - ht . chiều cao tường - g . trọng lượng riêng. - n .hệ số vượt tải của tường - l1, l2 . kích thước 2 cạnh của ô sàn. * Kết quả: Nếu gt < 75 (KG /m2) thì lấy gt = 75 (KG /m2) để tính toán. Nếu gt >75 (KG /m2) thì lấy kết quả tính được để tính toán. Tải trọng của các vách tường được qui đổi về tải trọng phân bố đều theo diện tích ô sàn.. Các vách ngăn là tường gạch ống dày 100 ; gtct = 180 (KG/m2). Các vách ngăn là tường gạch ống dày 200 ; gtct = 360 (KG/m2) BẢNG TÍNH TẢI TRỌNG TƯỜNG QUI ĐỔI Sàn Kích thước diện tích sàn Diện tích tường trên sàn ( m2 ) g (KG/m2) HS VT gqdt (KG/m2) 1 4.2m x 6.75m (28.35 m2) Không có tường trên sàn 2 4.2m x 5.75m ( 24.15 m2) Không có tường trên sàn 3a 2.6 m x 4.2m ( 10.92 m2) Không có tường trên sàn 3b 2.6m x 4.2m ( 10.92 m2) 28.8 m2 tường 10 180 1.1 437 4a 1.2m x 5.75m (6.9 m2) Không có tường trên sàn 4b 1.2m x 5.75m (6.9 m2) 4.8 m2 tường 10 180 1.1 106 5 1.2m x 5.75m ( 8.1 m2) Không có tường trên sàn 6 1.2m x 5.1m ( 6.12 m2) 4.8 m2 tường 10 180 1.1 118 7 1.2m x 4.25m (5.1 m2 ) Không có tường trên sàn 8 0.55m x 5.75 m (3.16 m2) Không có tường trên sàn 9 0.55m x 6.75m (3.7m2 ) Không có tường trên sàn 10 3.5m x 4.2 m (14.7 m2) Không có tường trên sàn 11 1.9m x 4.1m (7.79 m2) 12.8 m2 tường 10 180 1.1 262 c. Hoạt tải: dựa vào công năng của các ô sàn ; tra trong tiêu chuẩn 2737-1995 tacó Ptc ứng với các ô sàn, sau đó nhân thêm với hệ số giảm tải cho sàn. Hê số giảm tải cho sàn : y = 0.4 + ; với A: diện tích chịu tải > 9 (m2). Sàn Chức năng sử dụng Diện tích ptc Ptt Hệ số pttsàn (m2) (KG/m2) (KG/m2) y (KG/m2) 1 Văn phòng 28.35 200 240 0.738 177 2 Văn phòng 24.15 200 240 0.766 184 3a Hành lang 10.92 400 480 0.945 453 3b Vệ sinh 10.92 200 240 0.945 227 10 Sảnh thang máy 14.7 400 480 0.869 417 BẢNG KẾT QUẢ TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI SÀN sàn Tĩnh tải tính toán (KG/m2) Gttsàn Pttsàn Tổng tải sàn TLBT Tường qui đổi (KG/m2) (KG/m2) qs (KG/m2) 1 419 0 419 177 596 2 419 0 419 184 603 3a 419 0 419 453 872 3b 419 437 856 227 1083 4a 419 0 419 360 779 4b 419 106 525 360 885 5 419 0 419 360 779 6 419 118 536 360 896 7 419 0 419 360 779 8 419 0 419 360 779 9 419 0 419 360 779 10 419 0 419 417 836 11 419 262 681 240 921 2.3. Phân loại sàn: Căn cứ vào kích thước, tải trọng và sơ đồ tính của từng loại phòng mà ta chia mặt bằng sàn thành 11 loại khác nhau đối với sàn tầng điển hình. Căn cứ vào tỷ số ta chia bản sàn thành 2 loại (>2) ô bản dầm (<= 2) ô bản kê 4 cạnh PHÂN LOẠI SÀN SỐ HIỆU Ô SÀN L1(m) L2(m) TỶ SỐL2/L1 LOẠI Ô BẢN S1 4.2 6.75 1.6 Bản kê 4 cạnh S2 4.2 5.75 1.4 Bản kê 4 cạnh S3a 2.6 4.2 1.6 Bản kê 4 cạnh S3b 2.6 4.2 1.6 Bản kê 4 cạnh S4a 1.2 5.75 4.8 Bản dầm S4b 1.2 5.75 4.8 Bản dầm S5 1.2 6.75 5.6 Bản dầm S6 1.2 5.1 4.3 Bản dầm S7 1.2 4.25 3.5 Bản dầm S8 0.55 5.75 10 Bản dầm S9 0.55 6.75 12 Bản dầm S10 3.5 4.2 1.2 Bản kê 4 cạnh S11 1.9 4.1 2.2 Bản dầm 3.Phương pháp xác định nội lực và tính cốt thép sàn: 3.1. Các ô bản kê: - Các ô bản kê được tính như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô lân cận - Tính ô bản theo sơ đồ đàn hồi - Cắt bản theo phương cạnh ngắn với dãy có bề rộng 1 m để tính - Tính bản kê 4 cạnh theo sơ đồ đàn hồi. Xác định nội lực và tính toán cốt thép: * Xác định nội lực: Ô bản sàn làm việc 2 phương: Khi tỷ số < 2, thì xem bản sàn làm việc theo 2 phương. Các ô bản kê được tính như ô bản liên tục Tính ô bản kê theo sơ đồ đàn hồi. - Cắt bản theo phương cạnh ngắn với dãy có bề rộng b= 1(m) để tính. - Điều kiện liên kết ở 4 cạnh bản mà ta chọn ô bản tương ứng . ==> các hệ số : m11, m12 , mi1, mi2, ki1, ki2. •- Để xét sự làm việc đồng thời của các ô bản, tính nội lực trong bản theo sơ đồ bản liên tục : g’ = Gttsàn + 0.5 Pttsàn p’ = 0.5 Pttsàn Với Gttsàn : Tĩnh tải sàn Pttsàn : Hoạt tải sàn Từ đó ta tính ra moment nhịp và gối của các ô bản: - Moment ở nhịp bản sàn được tính theo công thức sau : M1 = mi1.G + m11.P M2 = mi2.G + m12.P - Moment ở gối được tính theo công thức sau: MI = ki1( P + G ). MII = ki2( P + G ) -Trường hợp gối nằm giữa 2 ô sàn : lấy giá trị moment lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép. - Trong đó: P = p’.l1.l2 G = g’.l1.l2 l1: Cạnh ngắn của ô bản. l2: Cạnh dài của ô bản. Các ô 1,2,3a,3b,10 thuộc ô bản làm việc 2 phương,4 đầu đều ngàm, tính theo sơ đồ 9 ( i = 9 ) ==> m11, m12 , m91, m92, k91, k92 các hệ số phụ thuộc vào tỉ số l2/l1 và sơ đồ làm việc của sàn. Các hệ số được tra trong phụ lục 12 sách Kết cấu BTCT phần cấu kiện nhà cửa thầy Võ Bá Tầm. Bảng tra hệ số m11, m12 ,m91, k91,m92 và k92 Ô sàn L1 L2 L2 /L1 m11 m12 m91 m92 k91 k92 1 4.2 6.75 1.6 0.0485 0.0189 0.0205 0.0080 0.0452 0.0177 2 4.2 5.75 1.4 0.0469 0.0240 0.0210 0.0107 0.0373 0.0240 3a 2.6 4.2 1.6 0.0485 0.0189 0.0205 0.0080 0.0452 0.0177 3b 2.6 4.2 1.6 0.0485 0.0189 0.0205 0.0080 0.0452 0.0177 10 3.5 4.2 1.2 0.0428 0.0298 0.0204 0.0142 0.0468 0.0325 Bảng tính moment cho sàn 2 phương Ô sàn g (tĩnhtải) (kg/m2) p (hoạttải) (kg/m2) G = g'.L1.L2 P = p'.L1.L2 M1(kg.m) M2(kg.m) MI(kg.m) MII(kg.m) 1 419 177 15642 1254 416.63 162.52 763.73 299.07 2 419 184 13452 1111 363.37 185.37 543.19 349.5 3a 419 453 8286 1237 264.44 103.13 430.39 168.54 3b 856 227 11207 620 277.12 108.11 534.53 209.32 10 419 417 10757 1532 319.36 222.32 575.14 399.4 BẢNG TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO SÀN 2 PHƯƠNG Ô sàn M A a Fat Fac(cm2/m) m = (%) (KG.m) (cm2) chọn Fa Fac/ b.ho (S1) M1 416.63 0.0501 0.0514 2.32 f 6 a 125 2.3 0.29 M2 162.52 0.0195 0.0197 0.89 f 6 a 200 1.4 0.18 MI 763.73 0.0918 0.0965 4.36 f 8a 110 4.6 0.58 MII 299.07 0.0359 0.0366 1.65 f 6 a 170 1.7 0.21 (S2) M1 363.37 0.0437 0.0447 2.02 f 6 a 140 2 0.25 M2 185.37 0.0223 0.0226 1.02 f 6 a 200 1.4 0.18 MI 543.19 0.0653 0.0676 3.06 f 8 a 160 3.1 0.39 MII 349.5 0.042 0.0429 1.94 f 6 a 140 2 0.25 (S3a) M1 264.44 0.0318 0.0323 1.46 f 6 a 190 1.5 0.19 M2 103.13 0.0124 0.0125 0.57 f 6 a 200 1.4 0.18 MI 430.39 0.0517 0.0531 2.4 f 8 a 200 2.5 0.31 MII 168.54 0.0203 0.0205 0.93 f 6 a 200 1.4 0.18 (S3b) M1 277.12 0.0333 0.0339 1.53 f 6 a 180 1.6 0.2 M2 108.11 0.013 0.0131 0.59 f 6 a 200 1.4 0.18 MI 534.53 0.0642 0.0664 3 f 8a 170 3 0.38 MII 209.32 0.0252 0.0255 1.15 f 6 a 220 1.3 0.16 (S10) M1 319.36 0.0384 0.0392 1.77 f 6 a 160 1.8 0.23 M2 222.32 0.0267 0.0271 1.23 f 6 a 200 1.4 0.18 MI 575.14 0.0691 0.0717 3.24 f 8a 150 3.4 0.43 MII 399.4 0.048 0.0492 2.22 f 6 a 130 2.2 0.28 Đối với thép nhịp (f8) dùng thép AI có Ra = 2300 (KG/cm²) để tính toán Đối với thép gối (f10) dùng thép AII có Ra = 2800 (KG/cm²) để tính toán 3.2. Các ô bản dầm : Ô 4a,4b,5,6,7,8,9 thuộc ô bản làm việc 1 phương, xét phương ngắn có sơ đồ 2 đầu ngàm. Khi tỷ số , thì có thể xem bản sàn chỉ làm việc một phương (theo phương cạnh ngắn) và truyền tải trọng trực tiếp lên cho dầm. Để tính ô bản dầm làm việc 1 phương ta có thể : Cắt ra theo phương cạnh ngắn một dãi bản rộng 1m để tính với sơ đồ tính là dầm tùy theo liên kết của 2 cạnh ngắn (Khi sàn tựa lên dầm thỏa điều kiện hd/hs / 3 thì coi như sàn ngàm vào dầm, trái lại coi như kê tự do a. Sơ đồ tính: b. Tính nội lực: Moment tại nhịp: Mnh = Moment tại gối: Mg = Với: qs = (Gttsàn + Pttsàn) Gttsàn , Pttsàn là tĩnh tải và hoạt tải sàn. * Tính toán cốt thép: Cốt thép trong bản sàn được tính theo các công thức sau: Ta có a0= 0,58 Þ A0=0,412 - Tính cốt thép cho bản sàn như tính cấu kiện chịu uốn tiết diện b = 1m, •Moment ở gối : Mg = •Moment ở nhịp : Mnh= Các công thức để tính cốt thép như sau: A= ; a = 1- h0 =h-a Trong đó :h(bề dày của ô sàn) và h =10 cm. Chọn a= 2 cm (lớp bê tông bảo vệ) Tính h0 = h-a = 10-2=8cm -Kiểm tra: mmin£ m £ mmax m=Fa/b.h0 BẢNG TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO SÀN 1 PHƯƠNG Ô sàn M A a Fat Fac(cm2/m) µ = (%) (KGm) (cm2/m) chọn Fa Fa/ b.ho S4a MNhịp 46.74 0.0056 0.0056 0.25 f 6a200 1.4 0.175 MGối 93.48 0.0112 0.0113 0.51 f 6a200 1.4 0.175 S4b MNhịp 53.1 0.0064 0.0064 0.29 f 6a200 1.4 0.175 MGối 106.2 0.0128 0.0129 0.58 f 6a200 1.4 0.175 S5 MNhịp 46.74 0.0056 0.0056 0.25 f 6a200 1.4 0.175 MGối 93.48 0.0112 0.0113 0.51 f 6a200 1.4 0.175 S6 MNhịp 53.76 0.0065 0.0065 0.29 f 6a200 1.4 0.175 MGối 107.52 0.0129 0.013 0.59 f 6a200 1.4 0.175 S7 MNhịp 46.74 0.0056 0.0056 0.25 f 6a200 1.4 0.175 MGối 93.48 0.0112 0.0113 0.51 f 6a200 1.4 0.175 S8 MNhịp 9.82 0.0012 0.0012 0.05 f 6a200 1.4 0.175 MGối 19.64 0.0024 0.0024 0.11 f 6a200 1.4 0.175 S9 MNhịp 9.82 0.0012 0.0012 0.05 f 6a200 1.4 0.175 MGối 19.64 0.0024 0.0024 0.11 f 6a200 1.4 0.175 S11 MNhịp 138.53 0.0167 0.0168 0.76 f 6a200 1.4 0.175 MGối 277.07 0.0333 0.0339 1.53 f 6a180 1.6 0.2 Đối với thép của sàn 1 phương (ø6) dùng thép AI có Ra = 2300 (KG/cm²) để tính toán 1.7. KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO SÀN Kiểm tra độ võng sàn điển hình : Ta chọn ra 2 ô bản: ô bản S1 có kích thước lớn nhất L1 = 4.2(m), L2 = 6,75(m) với qtt = 596(kG/m2) ô bản S3b có tải trọng nguy hiểm nhất L1 = 2.6(m), L2 = 4.2(m) với qtt = 1083(kG/m2) Tính ô sàn số 1 có L1=4.2m và L2=6.75m với q=596kg/m2 Khi đó = =518(kG/m2) J = = = 0.8x10-4 (m4) f1 = = = 0.007(m) = 0.0016 (m) < = 0.005 Hoặc có thể tính ô sàn số 3b có L1=2.6m và L2=4.2m với q=1083kg/m2 Khi đó = =944(kG/m2) J = = = 0.8x10-4 (m4) f1 = = = 0.003(m) = 0.001 (m) < = 0.005 Vậy : chọn chiều dầy ô bản h = 10 cm thỏa điều kiện về độ võng. CHƯƠNG 2 : CẦU THANG MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH 2.2 Chọn sơ bộ chiều dày bản thang và dầm thang: -Chọn bề dày bản thang là hb =10 cm để thiết kế -Nhịp dầm chiếu nghỉ L=3m, ta chọn hxb=30x20(cm) 2.3 Cấu tạo bản thang và bậc thang : -Cấu tạo bản thang và chiếu nghỉ của cầu thang : Cầu thang là loại cầu thang 2 vế dạng bản;chiều cao tầng điển hình là 3,3m Chọn chiều dày bản thang là hb =10 cm để thiết kế . Cấu tạo một bản thang : l = 1420 mm ; b = 300 mm ; h = 150 mm ; 11 bậc; được xây bằng gạch thẻ . Kích thước bản thang :1420 ´ 3400 mm Bậc thang gạch granit: g = 2 (T/m3) 2.4 TẢI TRỌNG : Tải trọng theo TCVN 2737-95 4.1) Chiếu nghỉ : * Tĩnh tải :được xác định theo bảng sau STT Vật liệu Chiều dày (m) g (KG/m3) n Tĩnh tải tính toán gtt (KG/m2) 1 Lớp gạch granit 0.015 2000 1.1 33.0 2 Lớp vữa lót 0.020 1800 1.2 43.2 3 Bản BTCT 0.100 2500 1.1 275 4 Vữa trát 0.020 1800 1.2 21.6 Tổng cộng 0.15 372.6 * Hoạt tải : pt t = 1,2 ´ 300 = 360 (KG/m2) * Tổng tải tác dụng 1m bể rộng chiếu nghỉ : q1=(pt t+g t t)´1=733 (KG/m) 4.2) Bản thang : * Tĩnh tải : - Trọng lượng bản thân của một bậc thang Gb Gb =(33+43.2) ´ (0.25+0.165) ´ 0.950 + ´ 0.25 ´ 0.165 ´ 0.950 ´ 1800´1.1 Gb = 70.42 (KG) - Qui tải đứng phân bố trên bản thang : g = với ® g = 416.5 (KG/m2) STT Vật liệu Chiều dày (m) g (KG/m3) n Tĩnh tải tính toán gtt (KG/m2) 1 Lớp gạch granit 0.015 2000 1.1 33.0 2 Lớp vữa lót 0.020 1800 1.2 43.2 3 Gạch thẻ 1800 1.1 416.5 4 Bản BTCT 0.100 2500 1.1 275 5 Vữa trát 0.015 1800 1.2 32.4 Toång coäng 724 * Hoạt tải: ptt = 1.2 ´ 300 = 360 (KG/m2) ® Tổng tải trọng đứng : Sg = 724 + 360 = 1084 (KG/m2) ® Tải trọng phân bố trên 1m bề rộng bản thang : q2 = 1084 (KG/m) 2.5 Sơ đồ tính toán của bản thang và dầm thang: -Dùng Sap2000 để tính kết quả nội lực : -Sơ đồ tính và kết quả nội lực của vế thang thứ nhất -Sơ đồ tính và kết quả nội lực của vế thang thứ hai : 2.6 TÍNH CỐT THÉP: 2. 6.1Tính cốt thép cho 2 vế thang : * Cốt dọc chịu lưc của bản thang và bản chiếu nghỉ: Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 (KG/cm2); dùng thép AI: Ra = 2300(KG/cm2), h = 10 cm ; ao = 1,5 cm . Tính cốt thép : Ta có M max= 5810 (KGm/m) Môment ở nhịp: M nhịp =0.7Mmax= 0.7*5810=4067(KGm/m) Mômen ở gối: M gối =0.4Mmax= 0.4*5810=2324(KGm/m) Dự kiến dùng f10 ; nên a = 1,5 + 0,5 = 2 cm ® ho = 10 – 2 = 8 cm A= ; ; Fa=; ; Tính thép ở môment nhịp : A= Fa= Chọn f10 a80 (Fa = 9.81 cm2) để bố trí . Tính thép ở môment gối: A= Fa= Chọn f10 a140 (Fa = 5.61 cm2) để bố trí . * Cốt ngang của bản thang chọn theo cấu tạo f8 a250 . 6.2 Tính dầm sàn chiếu nghỉ: a) Tải trọng tác dụng lên dầm cầu thang: Chọn kích thước tiết diện dầm là 200´250 . -Trọng lượng bản thân của dầm : gd = b´(hd-hs)´ g = 0.2 ´ (0.25-0.1) ´ 2500 = 83 (KG/m) . -Trọng lượng tường xây trên dầm : gt = btx ht ´ n x g= 0.2*1.65*1.1*1800= 650 (KG/m) . -Tải trọng do bản thang truyền vào là phản lực của các gối tựa tại A và B do vế 1, vế 2 được quy về phân bố đều. Phản lực do vế 1 Phản lực do vế 2 qA = qB= 3450 (KG/m) -> q= gd+ gt+ qA=83+650+3450=4183(KG/m) b) Nội lực: =(KGm) q =4183KG/m 1.5m 1.5m Mmax=4705KGm Q = 6270 KG Q = 6270 KG =(KG) ( + ) c) Tính cót thép : * Tính cốt thép dọc : Dùng bê tông mác 300 có Rn = 130 (KG/cm2) ; Rk = 10 (KG/cm2) Dùng thép AII có Ra = 2700 (KG/cm2) . Lấy lớp bảo vệ abv=2 cm ; giả thiết a = 3cm ® ho = 25 – 3= 22 (cm) Tính dầm tiết diện chịu uốn hình chữ nhật 200 ´ 250 A= Fa= Chọn 3f20 (Fa = 9.52 cm2) để bố trí. *Ta phân phối moment từ nhịp lên gối để xét đến điều kiện ở gối không hoàn toàn là khớp.Lấy moment M gối 0.35Mmax=0.35*4705=1647(KGm) A= Fa= Chọn 2f18(Fa = 5.08 cm2) để bố trí. * Tính cốt thép ngang: Kiểm tra điều kiện hạn chế: [ Q ] K0 ´Rn ´b´h0 với K0 = 0.35 K0Rnbh0 = 0.35 x 130 x 20 x 22= 20200 (KG) Mà Q = 3310 (KG) << [ Q ] như vậy điều kiện hạn chế thỏa mãn. Chọn f6 làm cốt đai ; cốt đai 2 nhánh n=2 ; Rad = 2300 (kg/cm2) . Chọn khoảng cách giữa các cốt đai 200 mm . Ta có : qd = 73.58(KG/m) Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông : Mà Q = 6270 (KG) << Qd.b nên cốt đai đã chọn thỏa mãn điều kiện chịu cắt . CHƯƠNG III HỒ NƯỚC ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU: Bê tông: Bê tông được chọn thiết kế cho toàn khung có Mac 300 với các chỉ số . Cường độ tính toán gốc chịu nén : Rn = 130 [ KG/cm2 ] . Cường độ tính toán gốc chịu kéo : Rk = 10 [ KG/cm2 ] . Mô đun đàn hồi : Eb = 2.9´105 [ KG/cm2 ] . Hệ số Poisson : µ = 0.2 Cốt thép: . Thép f < 10 dùng AI :Ra = Ran = 2300 [ KG/cm2 ], Rađ =1800 [ KG/cm2 ]. . Thép f ≥10 dùng AII :Ra = Ran = 2800 [ KG/cm2 ]. . Môđun đàn hồi Ea= 2.1´106 [ KG/cm2 ]. Nội dung tính toán: 1. TÍNH DUNG TÍCH BỂ 2. TÍNH BẢN NẮP 3. TÍNH DẦM NẮP 4. TÍNH BẢN ĐÁY 5. TÍNH DẦM ĐÁY 6. TÍNH THÀNH BỂ 1. DUNG TÍCH BỂ : 48.6m3 - Đài nước có kích thước mặt bằng : L1´L2 = 4,5m x 6m = 27 m2 - Chiều cao đài: Chiều cao đài nước Hbể = 1.8m MẶT CẮT HỒ THEO PHƯƠNG CẠNH NGẮN MẶT CẮT HỒ THEO PHƯƠNG CẠNH DÀI 1.1.Chọn chiều dày bản nắp,bản đáy và bản thành: Ta có: Với : - L1 là chiều dài theo phương cạnh ngắn của hồ D = 0.8 – 1.4 m = 40 – 45 sàn m D L h(mm) Bản nắp 40 0,8 4500 90 Bản thành 40 1.2 4500 120 Bản đáy 40 1,4 4500 160 Chú thích kết quả: trong quá trình tính bản đáy, kết quả cho thấy thép bản đáy quá nhỏ nên chọn lại chiều dầy h= 140mm 1.2.Chọn kích thước tiết diện dầm : Chiều cao dầm được chọn sơ bộ theo công thức sau: hd = trong đó: md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng: md = 12 16 - đối với dầm khung nhiều nhịp; md = 8 12 - đối với dầm khung một nhịp; md = 12 16 - đối với dầm phụ; ld: nhịp dầm. Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau: Kí hiệu dầm ld (mm) md htính (mm) btính (mm) Chọn bxh (mm) DN1 4100 10 410 205 200x400 DN2 5600 10 560 280 200x400 DĐ1 4100 8 512.5 256.3 300x600 DĐ2 5600 8 700 350 300x600 Xác định sơ bộ tiết diện cột Chọn sơ bộ tiết diện cột: Cột : 400x400(mm) 2.TÍNH BẢN NẮP : 2.1.Sơ đồ tính: Bản nắp được tính như ô bản kê 4 cạnh vì tỉ số 6000/4500=1.3<2 2.2. Tải trọng Tải tác dụng lên nắp bể: Tĩnh tải : Cấu tạo gồm các lớp sau Thành phần Chiều dày (m) Tải tiêu chuẩn (KG/m2) n Tải tính toán (KG/m2) Lớp vữa xi măng 0,02 1800x0.02 1.2 43.2 Sàn bêtông cốt thép 0,09 2500x0.09 1.1 247.5 Vữa trát 0,015 1800x0.015 1.2 32.4 Tổng cộng 323.1 - Hoạt tải : p =75 x1.3 = 97.5KG/m2 - Tổng tải tác dụng lên nắp bể: qtt = 323.1 + 97.5 = 421 KG/m2. 2.3.Xác định nội lực bản nắp: Bản nắp được tính theo sơ đồ 9, sách BTCT2 trang 379 của Võ Bá Tầm - Nội lực : + Ta có, P =qttL1L2 = 421 x 6 x 4.5 = 11367 KG Tra bảng phụ lục 9 sách BTCT 2 ( Cấu kiện nhà cửa ) của thầy Võ Bá Tầm ta được các hệ số m91 ;m92 ; k91 ; k92. Khi đó ta có: _ Moment dương lớn nhất ở nhịp là: M1 = m91 ´ P M2 = m92 ´ P _Moment âm lớn nhất ở gối là: MI = k91 ´ P MII = k92 ´ P Giả thiết : abv = 1.5 cm ; ® ho = h – abv = 9 – 1.5 = 7.5cm . Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; ; m % Với Thép nhịp f 8 dùng thép loại AI : Ra = 2300 (KG/cm2) Thép gối f 10 dùng thép loại AII : Ra = 2800 (KG/cm2) Bê tông Mác 300 : Rn = 130 (KG/cm2) + Kết quả tính nội lực: m91 m92 k91 k92 M1 (KGm) M2 (KGm) MI (KGm) MII (KGm) 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 236.43 139.81 539.93 319.41 + Kết quả tính thép: M(KGm) A α Fat(cm2) Chọn Fach(cm2) M1 236.43 0.0323 0.0328 1.39 f 6a200 1.4 M2 139.81 0.0191 0.0193 0.82 f 6a200 1.4 MI 539.93 0.0738 0.0767 3.25 f 8a160 3.1 MII 319.41 0.0437 0.0447 1.89 f 6a150 1.9 Xung quanh lỗ thăm ta đặt thép gia cường, sao cho lượng thép gia cường Fatt = 1.2 lượng thép mất đi do khoét lỗ.Tại lỗ thăm,theo cả 2 phương có 6f6 (Fa = 1.7 cm2) bị cắt.Do đó Fatt = 1.2 x 1.7 = 2.04 cm2.Chọn 2f12 (Fa = 2.26 cm2) gia cường cho mỗi phương. Vậy , cần dùng tất cả là 4f12 để gia cường xung quanh lỗ thăm. MẶT BẰNG BỐ TRÍ THÉP NẮP HỒ NƯỚC 3. TÍNH TOÁN DẦM BẢN NẮP : Tải trọng tác dụng lên dầm DN1,DN2 a.Tĩnh tải: Xét dầm DN1: Trọng lượng bản thân : gd = bd(hd – hbn)nyb + Dầm ngang nhịp 4.5m, tải truyền từ sàn truyền dầm vào có dạng tam giác với tải trọng lớn nhất là: g1 = l1/2xgs = 4.5/2 x 323.1 = 727 (KG/m2) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DN1 được quy về tải phân bố đều : gtđ1 = 5/8xg1 = 0.625 x 727 = 454.4 (KG/m) - Tổng tải phân bố lên dầm DN1 là : Gd1 = gd + gtđ1 = 170.5 + 454.4 = 624.9 (KG/m) Xét dầm DN2: Trọng lương bản thân : gd = bd(hd – hbn)nyb + Dầm dọc nhịp 6 m, tải truyền từ sàn truyền vào dầm có dạng hình thang với tải trọng lớn nhất là: g2 = l2/2xgs = 6/2 x 323.1 = 969.3 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DN2 được quy về tải phân bố đều : gtđ Vôùi  : = = = 0.375 gtđ (KG/m). - Tổng tải phân bố lên dầm DN2 là : Gd2 = gd + gtđ2 = 170.5 + 747.8 = 918.3 (KG/m) b.Hoạt tải: Xét dầm DN1: + Dầm ngang nhip 4.5m, tải truyền từ sàn truyền vào dầm có dạng tam giác với tải trọng lớn nhất là : p1 = l1/2xps = 4.5/2 x 97.5 = 219.4 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DN1 được quy về tải phân bố đều : ptđ1 = 5/8p1 = 0.625 x 219.4 = 137.1 (KG/m) Xét dầm DN2: + Dầm dọc nhịp 6 m, tải truyền từ sàn truyền vào có dạng hình thang với tải trọng lớn nhất là: p2 = l2/2xps = 6/2 x 97.5 = 292.5 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DN2 được quy về tải phân bố đều : ptđ2 Vôùi  : = = = 0.375 ptđ2 (KG/m). - Tổng tải phân bố lên dầm DN1 là : q1 = Gd1 + ptđ1 = 624.9 + 137.1 = 762 (KG/m) - Tổng tải phân bố lên dầm DN2 là : q2 = Gd2 + ptđ2 = 918.3 + 225.7 = 1144(KG/m) SƠ ĐỒ TÍNH DẦM NẮP 1,MOMENT,LỰC CẮT SƠ ĐỒ TÍNH DẦM NẮP2 ,MOMENT,LỰC CẮT 3.3. Tính thép cho dầm nắp : a.Dầm DN1: Mmax = 2.04(Tm) = 204000 (KGcm) Mnhịp = Mmax = 2.04 (Tm) = 204000 (KGcm) Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; m % Thép dầm nhỏ nên dùng thép AI (f < 10) có Ra = 2300 (KG/cm2) DN1 Tiết diện M (KGcm) Rn (KG/cm2) ho (cm) b (cm) A α Fa (cm2) Chọn Fach (cm2) 4.5m Nhịp 204000 130 36 20 0.06 0,062 2.52 2f14 3.078 Tính cốt đai : Qmax = 1.83 (T) = 1830 (KG) + Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Qmax ≥ 0.6Rkbho Qmax ≤ 0.35Rnbho 0.35Rnbho = 0.35 x 130 x 20 x 36 = 32760 (KG) > Qmax = 1830 (KG). 0.6Rkbho = 0.6 x 10 x 20 x 36 = 4320 (KG) < Qmax = 1830 (KG).( không thỏa ) => Đặt cốt đai theo cấu tạo Chọn đai f6 (fa = 0.283cm2) ; n = 2 Chọn bước đai : Chọn u = 150mm bố trí trong đoạn L/4 đoạn đầu dầm tính từ gối tựa và u = 300mm bố trí cho đoạn L/2 ở giữa dầm. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất Qmax =1830 KG < Qbđ = 11867.6 (KG) không cần tính cốt xiên b.Dầm DN2: Mmax = 5.38 (Tm) = 538000 (KGcm) Mnhịp = Mmax = 538000 (KGcm) Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; m % Thép dầm nhỏ nên dùng thép AI (f < 10) có Ra = 2300 (KG/cm2) DN2 Tiết diện M (KGcm) Rn (KG/cm2) ho (cm) b (cm) A α Fa (cm2) Chọn Fach (cm2) 6 m Nhịp 538000 130 36 20 0.159 0,174 7.08 3f18 7.635 Tính cốt đai : Qmax = 3.59 (T) = 3590 (KG) + Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Qmax ≥ 0.6Rkbho Qmax ≤ 0.35Rnbho 0.35Rnbho = 0.35 x 130 x 20 x 36 = 32760 (KG) > Qmax = 3590 (KG). 0.6Rkbho = 0.6 x 10 x 20 x 36 = 3970 (KG) < Qmax = 3590 (KG).( không thỏa ) => Đặt cốt đai theo cấu tạo Chọn đai f6 (fa = 0.283cm2) ; n = 2 Chọn bước đai : Chọn u = 150mm bố trí trong đoạn L/4 đoạn đầu dầm tính từ gối tựa và u = 300mm bố trí cho đoạn L/2 ở giữa dầm. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất Qmax =3590 KG < Qbđ = 11867.6(KG) không cần tính cốt xiên 4. TÍNH ĐÁY BỂ: 4.1 Sơ đồ tính: Bản nắp được tính như ô bản kê 4 cạnh vì tỉ số 6000/4500=1.3<2 4.2 Xác định tải trọng: Tải trọng tác dụng lên đáy bể: + Tĩnh tải : Gạch ceramic g = 2000( KG/m3),dày 1cm, n=1.2 Vữa lót g = 1800 (KG /m3),dày 2cm, n=1.2 Lớp chống thấm g = 2000(KG /m3), dày 1cm, n=1.1 Bê tông cốt thép g = 2500(KG /m3), dày 16cm, n=1.1 Vữa trát g = 1800(KG /m3), dày 1.5 cm,n=1.2 BẢNG TÍNH TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN BẢN ĐÁY Lớp vật liệu hb (m) g (KG/m2) n g (KG/m2) Gạch Ceramic 0,01 2000 1,2 24 Vữa lót 0,02 1800 1,2 43.2 Lớp chống thấm 0,01 2000 1,1 22 Bản BTCT 0,16 2500 1,1 440 Vữa trát trần 0,015 1800 1,2 32.4 Tổng cộng 561.6 - Áp lực nước tại đáy hồ : + Tĩnh tải của nước trong hồ : Khi hồ chứa đầy nước => áp lực nước tại vị trí đáy hồ (sâu1.55 m dưới mặt nước vì ta có h=1800-90-160=1550mm ) là: ptc = (KG/m2). Theo TCXD 2737-1995, trang 12, hệ số vượt tải của nước : n = 1.0 ptt = 1000 x 1.55 x 1.0 = 1550 (KG/m2). +Tổng tải tác dụng lên bản đáy: qtt = 561.6 + 1550 = 2112 KG/cm2. 4.3.Xác định nội lực bản đáy: + Ta coù : , P =qttL1L2 = 2112 x 6 x 4.5 = 57024(KG) - Nội lực : Tra bảng phụ lục 9 sách BTCT 2 ( Cấu kiện nhà cửa ) của thầy Võ Bá Tầm ta được các hệ số m91 ;m92 ; k91 ; k92.Khi đó ta có : _Moment dương lớn nhất ở nhịp là : M1 = m91 ´ P M2 = m92 ´ P _ Moment âm lớn nhất ở gối là : MI = k91 ´ P MII = k92 ´ P Giả thiết : abv = 1.5 cm ; ® ho = h – abv = 16 – 1.5 =14.5cm . Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; ; m % Với Thép Þ <10 dùng thép loại AI : Ra = 2300 (KG/cm2) Þ ≥10 dùng thép loại AII : Ra = 2800 (KG/cm2) Bê tông mác 300 : Rn = 130 (KG/cm2) 4.4. Tính thép: - Theo sơ đồ 9 kê 4 cạnh + Tra bảng nội lực: m91 m92 k91 k92 M1(KGm) M2(KGm) MI(KGm) MII(KGm) 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 1186 701.4 2709 1602 + Kết quả tính thép: M(KGm) A α Fat(cm2) Chọn Fach(cm2) M1 1186 0.0434 0.0444 1.88 Þ 6a150 1.9 M2 701.4 0.0257 0.026 1.10 Þ 6a200 1.4 MI 2709 0.0991 0.1046 4.43 Þ 8a110 4.6 MII 1602 0.0586 0.0604 2.56 Þ 6a110 2.6 Nhận xét: thép tính được quá nhỏ nên giảm chiều dày bản đáy. Chọn lại hbản đáy=140mm MẶT BẰNG SÀN ĐÁY HỒ NƯỚC Kiểm tra nứt bản đáy (theo trạng thái giới hạn 2) Bề rộng vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện an (mm) được xác định theo công thức: (mm) Trong đó: - k = 1: cấu kiện chịu uốn; - C = 1.5: hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn; - h = 1: hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép; - Ea = 2100000 (KG/cm2): modun đàn hồi của cốt thép; - P = 100µmin : hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo; - d : đường kính cốt thép; - sa = : ứng suất trong các thanh cốt thép M: moment Fa: diện tích cốt thép z =h x (h – (a +a’)); Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 5.12 và Bảng 5.13 Nội lực tiêu chuẩn trong ô bản đáy ld/ln m91 m92 k91 k92 P (KG) M1 (KGm) M2(KGm) MI (KGm) MII (KGm) 1,3 0.0208 0.0123 0.0475 0.0281 57024 1186 701.4 2709 1602 Kiểm tra bề rộng khe nứt bản đáy Mtc (KGm) b (cm) h0 (cm) z (cm) Fa (cm2) d (mm) m sa (KG/mm2) an (mm) Kiểm tra M1 1186 100 12.5 11 1.88 6 0.001297 48.53 0.0004 Thỏa  M2 701.4 100 12.5 11 1.10 6 0.000759 49.05 0.0004  Thỏa MI 2709 100 12.5 11 4.43 8 0.003055 47.04 0.0003  Thỏa MII 1602 100 12.5 11 2.56 8 0.001766 48.14 0.0003  Thỏa  5. TÍNH TOÁN DẦM BẢN ĐÁY : Tiết diện dầm : 300x600mm Sơ đồ truyền tải từ bản đáy vào dầm đáy : Tải trọng tác dụng lên dầm DĐ1,DĐ2 a.Tĩnh tải: Xét dầm DĐ1: Trọng lượng bản thân : gd = bd(hd – hbđ)nyb +Dầm ngang nhịp 4.5m, tải truyền từ sàn truyền vào có dạng tam giác với tải trọng lớn nhất là: g1 = l1/2xgs = 4.5/2 x 561.6 = 1263.6 (KG/m2) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DĐ1 được quy về tải phân bố đều : gtđ1 = 5/8g1 = 5/8 x 1263.6 = 798.75 (KG/m) - Tổng tĩnh tải phân bố lên dầm DĐ1 là : Gd1 = gd + gtđ1 = 363 + 798.75 = 1153 (KG/m) Xét dầm DĐ2: Trọng lượng bản thân : gd = bd(hd – hbđ)nyb + Dầm dọc nhịp 6 m, tải truyền từ sàn truyền vào có dạng hình thang với tải trọng lớn nhất là: g2 = l2/2xgs = 6/2 x 561.6 = 1684.8 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DN2 được quy về tải phân bố đều : gtđ Với  : = = = 0.375 gtđ2 (KG/m). - Tổng tĩnh tải phân bố lên dầm DĐ2 là : Gd2 = gd + gtđ2 = 363 + 1299.8 = 1663 (KG/m) b.Hoạt tải: Xét dầm DĐ1: + Dầm ngang nhịp 4.5m, tải truyền từ sàn truyền vào có dạng tam giác với tải trọng lớn nhất là: p1 = l1/2xps =4.5/2 x 1550 =3487.5 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DĐ1 được quy về tải phân bố đều : ptđ1 = 5/8p1 = 5/8 x 3487.5 = 2179.7(KG/m) Xét dầm DĐ2: + Dầm dọc nhịp 6 m, tải truyền từ sàn truyền vào có dạng hình thang với tải trọng lớn nhất là: p2 = l2/2xps = 3 x 1550= 4650 (KG/m) Tải trọng tương đương tác dụng lên dầm DĐ2 được quy về tải phân bố đều : ptđ2 Với : = = = 0.375 ptđ2 (KG/m). - Tổng tải phân bố lên dầm DĐ1 là : q1 = Gd1 + ptđ1 = 1153 + 2179.7 = 3332.7 (KG/m) - Tổng tải phân bố lên dầm DĐ2 là: q2 = Gd2 + ptđ2 = 1663 + 3587.4= 5250.4KG/m) SƠ ĐỒ TÍNH DẦM ĐÁY 1 ,MOMENT,LỰC CẮT SƠ ĐỒ TÍNH DẦM ĐÁY 2 ,MOMENT,LỰC CẮT 3.3. Tính thép cho dầm đáy : a.Dầm DĐ1: Mmax = 8.46 (Tm) = 846000 (KGcm) Mnhịp = 846000 (KGcm) Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; m % DĐ1 Tiết diện M (KGcm) Rn (KG/cm2) ho (cm) b (cm) A α Fa (cm2) Chọn Fach (cm2) 4.5 m Nhịp 846000 130 56 30 0.069 0.072 6.84 2f18+1f16 7.101 Tính cốt đai : Qmax = 7.62 (T) = 7620 (KG) + Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Qmax ≥ 0.6Rkbho Qmax ≤ 0.35Rnbho 0.35Rnbho = 0.35 x 130 x 20 x 36 = 32760 (KG) > Qmax = 7620 (KG). 0.6Rkbho = 0.6 x 10 x 20 x 36 = 3970 (KG) < Qmax = 7620 (KG).( thỏa ) => Đặt cốt đai theo tính toán Chọn đai f6 (fa = 0.283cm2) ; n = 2 Chọn bước đai : Chọn u = 150mm bố trí trong đoạn L/4 đoạn đầu dầm tính từ gối tựa và u = 300mm bố trí cho đoạn L/2 ở giữa dầm. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất Qmax =7620 KG < Qbđ = 22609.6 (KG) không cần tính cốt xiên b.Dầm DĐ2: Mmax = 13.26 (Tm) = 1326000 (KGcm) Mnhịp = Mmax = 1326000 (KGcm) Các công thức tính toán: A= ; a = 1-; m % DĐ2 Tiết diện M (KGcm) Rn (KG/cm2) ho (cm) b (cm) A α Fa (cm2) Chọn Fach (cm2) 6 m Nhịp 1326000 130 56 30 0.108 0,115 10.92 2f22+1f20 7.101 Tính cốt đai : Qmax = 11.93 (T) = 11930 (KG) + Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông. Qmax ≥ 0.6Rkbho Qmax ≤ 0.35Rnbho 0.35Rnbho = 0.35 x 130 x 20 x 36 = 32760 (KG) > Qmax = 11930 (KG). 0.6Rkbho = 0.6 x 10 x 20 x 36 = 3970 (KG) < Qmax = 11930 (KG).( thỏa ) => Đặt cốt đai theo tính toán Chọn đai f6 (fa = 0.283cm2) ; n = 2 Chọn bước đai : Chọn u = 150mm bố trí trong đoạn L/4 đoạn đầu dầm tính từ gối tựa và u = 300mm bố trí cho đoạn L/2 ở giữa dầm. Khả năng chịu cắt của đai và bê tông trên tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất Qmax =11930 KG < Qbđ = 22609.6 (KG) không cần tính cốt xiên 6. TÍNH THÀNH BỂ: - Chọn chiều dày thành bản hồ là 12 cm để thiết kế. Tải trọng : Khi tính bản thành ta có thể bỏ qua trọng lượng bản thân của nó. Áp lực nước phân bố hình tam giác . Áp lực nước lớn nhất ở đáy hồ: pntt = n´g´h = 1.0 ´1000´ (1.8-0.14) = 1660 (KG/m2) Tải trọng gió : xem gió tác dụng phân bố đều lên thành hồ . W = nWock Trong đó : _ n : hệ số vượt tải _ Wo: áp lực gió tiêu chuẩn _ c : hệ số khí động. + Đón gió : c = 0.8 + Hút gió : c = - 0.6 Các hệ số n,Wo,c tra bảng trong TCXD 2737 – 1995 + Khu vực Tp.Đà Nẵng thuộc vùng III-B nên lấy áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 125Kg/m2.Địa hình C (ở trung tâm thành phố có nhiều công trình cao tầng chung quanh, bị che chắn mạnh). + Dạng địa hình C ở độ cao h = 36.6 m tra bảng 5. TCXD 2737 – 1995 ta được k =0.96 + Wđ =1.2 x 0.125 x 0.8 x 0.96 = 0.1152 T/m2 + Wh= 1.2x0.125 x 0.6x0.96 = 0.0864 T/m2 Ngoài ra còn phải kể đến tải trọng do dầm nắp truyền xuống đó là lực dọc phân bố đều gây nén. 6.1. Tính thành bể theo phương ngắn: MẶT CẮT HỒ THEO PHƯƠNG CẠNH NGẮN - Theo phương cạnh ngắn :4.5m x 1.8m - Chiều cao thành hồ < 2m - Ta có == 2.5 > 2 Nên sơ đồ tính của bản thành hồ là bản làm việc 1 phương , làm việc theo phương đứng. Do đó ta cắt dải bản 1m để tính và có sơ đồ tính như sau SƠ ĐỒ TÍNH CỦA BẢN THÀNH - Các trường hợp tác dụng của tải trọng lên thành hồ : Hồ đầy nước, không có gió. Hồ đầy nước, có gió đẩy . Hồ đầy nước, có gió hút . Hồ không có nước, có gió đẩy (hút) . Tiết diện chịu nén uốn dưới tác dụng của tải trọng nắp. - Xét tiết diện chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng gió và nước, tính nội lực và bố trí thép, sau đó kiểm tra tiết diện chịu nén. - Tải trọng gió nhỏ hơn nhiều so với áp lực của nước lên thành hồ, ta thấy trường hợp nguy hiểm nhất cho thành hồ là: hồ đầy nước + gió hút. Dùng phương pháp cơ học kết cấu để tính nội lực cho từng trường hợp tải, kết quả được tóm tắt như sau: Tại gối: Tại nhịp (tính gần đúng) Tính thép : Moment gối lớn nên dùng Mg để tính cốt thép cho thành bể ; dự kiến đặt thép 2 lớp chịu cả Mn và Mg theo chiều ngược lại khi hồ không có nước. Giả thiết : abv = 1.5 cm ; ® ho = 12– abv = 12–1.5 = 10.5 cm . Các công thức tính toán : A= ; a = 1-; ; m % M(KGm) A α Fat(cm2) Chọn Fach(cm2) Mgối 427.68 0.0298 0.0303 1.28 Þ 6a200 1.6 Mnhịp 190.9 0.0133 0.0134 0.568 Þ 6a200 1.4 6.2. Tính thành bể theo phương dài: MẶT CẮT HỒ THEO PHƯƠNG CẠNH DÀI Chiều dài thành bể theo phương dài là 6.0m không lớn hơn bao nhiêu so với phương ngắn là 4.5m và tải trọng do bản nắp truyền xuống cũng bằng tải trọng của bản nắp truyền xuống bản thành theo phương ngắn.Do đó ta có thể lấy thép đã tính ở bản thành theo phương ngắn để bố trí cho bản thành theo phương dài. Kiểm tra nứt bản thành (theo trạng thái giới hạn 2) Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên bản thành: + Áp lực thủy tĩnh tại chân bản thành gnước = n. g.h = 1.0x1000x1.66 = 1660 KG/m2 + Tải trọng gió Wtc = W0.k.C với: W0 =125 KG/m2 - áp lực gió tiêu chuẩn khu vực III-B; k = 0.96 - hệ số ảnh hưởng độ cao và dạng địa hình; (lấy ở +36.6m và dạng địa hình B) Ch = 0.6 - hệ số khí động; Suy ra: Wtc =125x0.96x0.6 = 72 KG/ m2 Ta có: MW gối KGm MW nhịp KGm Mnước gối KGm Mnước nhịp KGm Giá trị momen tiêu chuẩn tại gối của bản thành: M gối = MW gối + Mnước gối = 24.8 + 304.95 = 329.75 KGm Giá trị momen tiêu chuẩn tại nhịp của bản thành: M nhịp = MW nhịp + Mnước nhịp = 13.95 + 136.14 = 150.09 KGm Bề rộng vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện an (mm) được xác định theo công thức: (mm) trong đó: - k = 1: cấu kiện chịu uốn; - C = 1.5: hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn; - h = 1: hệ số ảnh hưởng bề mặt thanh thép; - Ea = 2100000 (KG/cm2): modun đàn hồi của cốt thép; - P = 100µmin : hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo; - d : đường kính cốt thép; - sa = : ứng suất trong các thanh cốt thép M: moment Fa: diện tích cốt thép z =h x (h – (a +a’)); Kết quả tính toán được trình bày trong bảng Kiểm tra bề rộng khe nứt bản thành Mtc (KGm) b (cm) h0 (cm) z (cm) Fa (cm2) d (mm) m sa(KG/mm2) an(mm) Kiểm tra Mg 329.75 100 10.5 9 1.28 6 0.0013 26.1 0.0002  Thỏa Mnh 150.09 100 10.5 9 0.568 6 0.0005 26.4 0.0002  Thỏa 5.3.6. Cột hồ nước Hồ nước mái có: 4 cột ở góc.Tiết diện C1 (400x400), các cột C1 chịu toàn bộ tải trọng hồ nước. Tải trọng tác dụng lên cột hồ nước + Tải trọng bản thân gC1 = 0.4x0.4x2.6x2500x1.1 = 1144 KG + Tải trọng do các bộ phận của hồ nước truyền vào Mỗi cột C1 sẽ chịu ¼ tổng tải trọng hồ nước, bao gồm: Khối lượng bản nắp: gbn = 323.1x4.5x6 = 8723.7 KG Khối lượng bản đáy: gbd = 561.6x4.5x6 = 15163.2KG Khối lượng bản thành: gbt = 433.9 x1.8x2(4.5+6) = 16401.42 KG Khối lượng của nước khi hồ chứa đầy: gnước = 6x4.5x1.8x1000x1.0= 48600 KG Khối lượng của các dầm: gDN1 = 170.5x4.5 = 767.25 KG gDN2 = 170.5x6 = 1023 KG gDĐ1 = 363x4.5 = 1633.5 KG gDĐ2 = 363x6 = 2178 KG + Tải trọng do gió Mỗi cột C1 chịu 1 lực gió đẩy tác dụng là: G = Wđ..k.h.n. = 125x0.96x(0.8+1.8)x1.1 x = 1029.6KG Lực gió tác dụng đặt cách chân cột 1 đoạn là: a=1+= 1.9m Nội lực trong cột Các lực tác dụng đưa về chân cột là: N = gC1 +(gbn + gbd + gbt + gnước + gDN1 + gDN2 + gDĐ1 + gDĐ2) N = 1144 + 24837.5 = 25981.5 KG M = G.a = 1029.6x1.3= 1338.48 KGm Q = G = 1029.6KG Tính toán cốt thép cột hồ nước Khả năng chịu nén của cột bêtông ứng với tiết diện đã chọn là: C1: Rn.b.h = 130x40x40 = 208000KG So với lực nén tác dụng tại chân cột ta thấy bản thân bêtông cột đã đủ khả năng chịu lực. Nhưng tiết diện đã chọn quá lớn so với lực nén tính toán. Vậy nên ta giảm tiết diện cột lại 300x300 (mm) Do đó không cần tính cốt thép mà đặt thép theo cấu tạo. Chọn 2f16 cho mỗi bên cột (4 f16 cho toàn cột) 5.3.7. Kết luận Các kết quả tính toán đều thoả mãn các điều kiện kiểm tra. Vậy các giả thiết ban đầu là hợp lý. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUNG MẶT BẰNG DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3 2.1.1.Dầm ngang + Dầm DN1 : : L = 9000 h=. Chọn h=600mm b=. Chọn b= 300mm 2.1.2Dầm dọc + Dầm DD1: L=6000 h=.Chọn h= 500mm b=. Chọn b=250mm + Dầm DD2: L=7000: h=.Chọn h= 500mm b=. Chọn b=250mm *Công trình có mặt bằng tầng 3-11 giống nhau,còn tầng 1 và 2 thi giống nhau và khác tầng điển hình là không có dầm môi, kích thước mặt bằng tầng hầm 1 và 2 giồng tầng 1 và 2. Nên các kích thước dầm đã được tính toán trên được áp dụng luôn cho mặt bằng tầng 1, 2 và tầng hầm 1, MẶT BẰNG TIẾT DIỆN DẦM TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3 4.1.2 Chọn sơ bộ kích thước cột như sau : -Sơ bộ chọn kích thước cột : +Diện tích tiết diện cột xác định sơ bộ như sau : Fcột = Trong đó : N = n(qxF1 + Nt) n – số tầng kể từ trên xuống q – tải trọng phân bố trên 1m2 sàn F1 – diện tích truyền tải xuống cột =1.2 – 1.6 :hệ số kể đến tải trọng ngang Rn = 130 (Kg/cm2): cường độ chịu nén của bêtông mác300 Nt :Tải trọng thêm trên diện truyền tải MẶT BẰNG CỘT VÀ SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI TỪ SÀN TỚI CỘT TẦNG ĐIỂN HÌNH (TẦNG 3) a.Mặt bằng truyền tải từ sàn xuống cột 1: Diện tích sàn trên cột 1: gồm diện tích 9 tầng điển hình và 2 tầng lửng, 2 tầng hầm F1= 9(2 x S1+2 x S2)/2+ 2(2 x S1+2 x S2)/2+2(2 x S1+2 x S2)/2 F1= 9(2 x 28.35+2 x 24.15)/2 +2(2 x 28.35+2 x 24.15)/2 +2(2 x 28.35+2 x 24.15)/2 = 683 (m2) Tải trọng của sàn trên cột: S1= 596 (KG/m2) S2= 603 (KG/m2) Ta lấy giá trị g1= 603(KG/m2) để tính Tổng tải trọng tập trung trong diện tích truyền tải của cột C1 do các tầng trên cột truyền xuống N1 = F1x g1 N1 = 683x 603 = 411849 (KG) => Fc = 1.3x411849/130 = 4118.49 (cm2) Chọn tiết diện cột C1:60x60(cm). b.Mặt bằng truyền tải từ sàn xuống cột 2: Diện tích sàn trên cột 2: gồm diện tích 9 tầng điển hình và 2 tầng lửng, 2 tầng hầm F2= 9(S1+S2+ S4+ S5)/2+ 2(S1+S2 + S4+ S5)/2+2(S1+S2)/2 F2= 9( 28.35+21.84+6.9+8.1)/2 +2(28.35+21.84+6.9+8.1)/2 +2(28.35+21.84)/2 = 409 (m2) Tải trọng của sàn trên cột: S1= 596 (KG/m2) S2= 603 (KG/m2) S4= 779 (KG/m2) S5= 779 (KG/m2) Ta lấy giá trị g2= 779(KG/m2) để tính Tổng tải trọng tập trung trong diện tích truyền tải của cột C2 do các tầng trên cột truyền xuống N2 = F2x g2 N2 = 409 x 779 = 318405(KG) => Fc = 1.3x318405/130 = 3184.05(cm2) Chọn tiết diện cột C2: 50x50(cm). c.Mặt bằng truyền tải từ sàn xuống cột 3: Diện tích sàn trên cột 3: gồm diện tích 9 tầng điển hình và 2 tầng lửng, 2 tầng hầm F3= 9(S2+S4 + 2 x S4b)/4+ 2(S2 )/4+2(S2)/4 F3= 9( 24.15+6.9+2 x 6.9)/2 +2(24.15)/2 +2(24.15)/2 = 250 (m2) Tải trọng của sàn trên cột: S2= 603 (KG/m2) S4a= 779 (KG/m2) S4b= 885 (KG/m2) Ta lấy giá trị g3= 885(KG/m2) để tính Tổng tải trọng tập trung trong diện tích truyền tải của cột C3 do các tầng trên cột truyền xuống N3 = F3x g3 N3 = 250 x 885 = 221361 (KG) => Fc = 1.3x221361/130 = 2213.61(cm2) Chọn tiết diện cột C3:50x50(cm). d Mặt bằng truyền tải từ sàn xuống cột 4: Diện tích sàn trên cột 4: gồm diện tích 9 tầng điển hình và 2 tầng lửng, 2 tầng hầm F4= 9(0.75S10+0.25S11 ) + 2(0.75S10+0.25S11)+ 2(0.75S10+0.25S11) F4= 9(0.75 x 14.7+0.25 x 7.79)+2(0.75 x 14.7+0.25 x 7.79) +2(0.75 x 14.7+0.25 x 7.79) = 169 (m2) Tải trọng của sàn trên cột: S11= 921 (KG/m2) S10= 836 (KG/m2) Ta lấy giá trị g4= 921(KG/m2) để tính Tổng tải trọng tập trung trong diện tích truyền tải của cột C4 do các tầng trên cột truyền xuống N4 = F4x g4 N4 = 169 x 921 = 155320(KG) => Fc = 1.3x155320/130 = 1553.2 (cm2) Chọn tiết diện cột C4:40x40( cm). BẢNG TỔNG HỢP CHỌN TIẾT DIỆN CỘT Cột Tầng F(m2) N(kg) Ftt(cm2) Tiết diện Fchọn(cm2) hầm1+hầm2+1+2 683 411849 4118.49 60X60 3600 C1 3+4+5 473 395010 3950.1 60X60 3600 6+7+8 315 263340 2633.4 50X50 2500 9+10+11 158 131670 1316.7 40X40 1600 hầm1+hầm2+1+2 409 318405 3184.05 50X50 2500 C2 3+4+5 293 228524 2285.24 50X50 2500 6+7+8 196 152349 1523.49 40X40 1600 9+10+11 98 76175 761.75 30X30 900 hầm1+hầm2+1+2 250 221361 2213.61 50X50 2500 C3 3+4+5 202 178615 1786.15 50X50 2500 6+7+8 135 119077 1190.77 40X40 1600 9+10+11 67 59538 595.38 30X30 900 hầm1+hầm2+1+2 169 155320 1553.20 40X40 1600 C4 3+4+5 117 107529 1075.29 40X40 1600 6+7+8 78 71686 716.86 30X30 900 9+10+11 39 35843 358.43 20X20 400 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG : Tải trọng trên sàn : BẢNG KẾT QUẢ TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI SÀN sàn Tĩnh tải tính toán (KG/m2) Gttsàn Pttsàn Tổng tải sàn TLBT Tường qui đổi (KG/m2) (KG/m2) qs (KG/m2) 1 419 0 419 177 596 2 419 0 419 184 603 3a 419 0 419 453 872 3b 419 437 856 227 1083 4a 419 0 419 360 779 4b 419 106 525 360 885 5 419 0 419 360 779 6 419 118 536 360 896 7 419 0 419 360 779 8 419 0 419 360 779 9 419 0 419 360 779 10 419 0 419 417 836 11 419 262 681 240 921 Tải trọng hồ nước mái Tải trọng của hồ nước được phân thành 4 lực tập trung đặc lên 4 cột P = trọng lượng ( nước + bản nắp và bản đáy + 4 thành hồ)/4 P = ( 1.1x1000x1.98x7.5x8 + 1.1x0.08x7.5x8x2500 + 1.1x0.14x7.5x8x2500 + 2x1.1x0.12x1.46x7.5x2500 + 2x1.1x0.12x1.46x8x2500 )/4 = 45479 KG 4.2.3 Tải trọng thang máy truyền lên dầm sàn: q = 6 T/1thang Ta qui về 4 nút dầm tại vị trí ô cầu thang khi đó q = 1.5 T 4.2.4 Do phản lực của cầu thang tác dụng lên dầm sàn hệ khung +Vế 1 : qds = 1.07T/1m =1070 (kg/m) = 10.7 kN/m qcn = 0.9 T/1m = 900 (kg/m) = 9 kN/m +Vế 2 : qcn = 0.9 T/1m = 900 (kg/m) =9kN/m qds = 1.07T/1m =1070 (kg/m) = 10.7 kN/m 4.2.5 Do trọng lượng bản thân của cột ,dầm, sàn và lớp hoàn thiện : Ta khai báo máy sẽ tự tính 4.2.6Xác định áp lực gió : Xác định theo công thức :q=wo.n.c.k.B Với : +wo=125 (KG/m2) Vì nhà nằm tại khu vực Thành phố Đà nẵng Ap lực gió tiêu chuẩn vùng IIIB +n =1.2 Hệ số vượt tải . +c là hệ số khí động à Gió đẩy :c =+0.8 Gió hút : c= -0.6 +k hệ số kể đến ảnh hưởng của gió theo độ cao. +B bề rộng mặt đón gió của khung. Tải trọng gió được tính từ mặt đất trở lên, ta tính ở các độ cao sau bằng phương pháp nội suy tuyến tính: -Độ cao 3.6 m lầu 1 :k=0.4863 -Độ cao 6.9m lầu 2 :k=0.5117 -Độ cao 10.2m lầu 3 :k=0.5471 -Độ cao 13.5m lầu 4 :k=0.5824 -Độ cao 16.8m lầu 5 :k=0.6177 -Độ cao 20.1m lầu 6 :k=0.653 -Độ cao 23.4m lầu 7 :k=0.6883 -Độ cao 26.7m lầu 8 :k=0.7236 -Độ cao 30.0m lầu 9 :k=0.7589 -Độ cao 33.3m lầu 10 :k=0.7943 -Độ cao 36.6m lầu 11 :k=0.8296 -Độ cao 39.2m lầu mái :k=0.9592 Gió thổi theo phương +X , và phương -X Cột trục Bề rộng mặt đón gió B (m) Ở cao độ Z (m) Hệ số độ cao K Thành phần tĩnh qtđẩy (T/m) qthút (T/m) 1-2 và 2-3 và 3-4 9 3.6 0.4863 0.5252 0.3939 6.9 0.5117 0.5526 0.4145 10.2 0.5471 0.5909 0.4432 13.5 0.5824 0.629 0.4717 16.8 0.6177 0.6671 0.5003 20.1 0.653 0.7052 0.5289 23.4 0.6883 0.7434 0.5575 26.7 0.7236 0.7815 0.5861 30 0.7589 0.8196 0.6147 33.3 0.7943 0.8578 0.6434 36.6 0.8296 0.896 0.672 39.2 0.9592 1.0359 0.777 Gió thổi theo phương +Y , và phương -Y Cột trục Bề rộng mặt đón gió B (m) Ở cao độ Z (m) Hệ số độ cao K Thành phần tĩnh qtđẩy (T/m) qthút (T/m) A-B và C-D 6 3.6 0.4863 0.3501 0.2626 6.9 0.5117 0.3684 0.2763 10.2 0.5471 0.3939 0.2954 13.5 0.5824 0.4193 0.3145 16.8 0.6177 0.4447 0.3336 20.1 0.653 0.4702 0.3526 23.4 0.6883 0.4956 0.3717 26.7 0.7236 0.521 0.3907 30 0.7589 0.5464 0.4098 33.3 0.7943 0.5719 0.4289 36.6 0.8296 0.5973 0.448 39.2 0.9592 0.6906 0.518 B-C 7 3.6 0.4863 0.4085 0.3064 6.9 0.5117 0.4298 0.3224 10.2 0.5471 0.4596 0.3447 13.5 0.5824 0.4892 0.3669 16.8 0.6177 0.5189 0.3892 20.1 0.653 0.5485 0.4114 23.4 0.6883 0.5782 0.4336 26.7 0.7236 0.6078 0.4559 30 0.7589 0.6375 0.4781 33.3 0.7943 0.6672 0.5004 36.6 0.8296 0.6969 0.5226 39.2 0.9592 0.8057 0.6043 4.3 .SƠ ĐỒ CHẤT TẢI NHƯ SAU : -Vì chọn phương án giải nội lực khung không gian nên ta có các trường hợp tải và tổ hợp như sau : +Số trường hợp tải như sau 1/Tĩnh tải :TT 2/ Hoạt tải xếp kiểu ô cờ kiểu 1 :HT1 3/ Hoạt tải xếp kiểu ô cờ kiểu 2 :HT2 4/ Hoạt tải cách tầng(chất tải tầng chẵn) :HT3 5/ Hoạt tải cách tầng(chất tải tầng chẵn) :HT4 6/Gió X (Phía đón gió trục X-theo chiều trục X) :GIÓ X 7/Gió XX(Phía khuất gió trục X - ngược chiều trục X) :GIÓ XX 8/Gió Y (Phía đón gió trục Y – theo chiều trục Y ) :GIÓ Y 9/Gió YY(Phía khuất gió trục Y–ngược chiều trụcY) :GIÓ YY +Mô hình chất tải như sau : Hoạt tải chất đầy HT1:Tầng hầm 1,2 và tầng 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 Hoạt tải chất kiểu ô cờ (tầng lẻ):Tầng hầm 1 và tầng 1 ,3,5,7,9,11 là HT2 Hoạt tải chất kiểu ô cờ HT3(tầng chẳn):Tầng hầm 2 và tầng 2 ,4,6,8,10 la HT3 Gió X Gió XX Gió Y Gió YY +Cấu trúc các tổ hợp như sau : * Các tổ hợp gồm tĩnh tải cộng với một hoạt tải (đứng hoặc ngang) COMBO1: TỈNH TẢI +HT1 COMBO2: TỈNH TẢI +HT2 COMBO3: TỈNH TẢI +HT3 COMBO4: TỈNH TẢI +HT4 COMBO5: TỈNH TẢI + GIÓX COMBO6: TỈNH TẢI + GIÓXX COMBO7: TỈNH TẢI + GIÓY COMBO8: TỈNH TẢI + GIÓYY * Các tổ hợp gồm tĩnh tải cộng với hai hoạt tải (đứng và ngang) COMBO9: TỈNH TẢI +0.9(HT1+GIÓX ) COMBO10: TỈNH TẢI +0.9(HT1+GIÓXX ) COMBO11: TỈNH TẢI +0.9(HT1+GIÓY ) COMBO12: TỈNH TẢI +0.9(HT1+GIÓYY) COMBO13: TỈNH TẢI +0.9(HT2+GIÓX ) COMBO14: TỈNH TẢI +0.9(HT2+GIÓXX) COMBO15: TỈNH TẢI +0.9(HT2+GIÓY) COMBO16: TỈNH TẢI +0.9(HT2+GIÓYY) COMBO17: TỈNH TẢI +0.9(HT3+GIÓX ) COMBO18: TỈNH TẢI +0.9(HT3+GIÓXX ) COMBO19: TỈNH TẢI +0.9(HT3+GIÓY ) COMBO20: TỈNH TẢI +0.9(HT3+GIÓYY ) COMBO21: TỈNH TẢI +0.9(HT4+GIÓX ) COMBO22: TỈNH TẢI +0.9(HT4+GIÓXX ) COMBO23: TỈNH TẢI +0.9(HT4+GIÓY ) COMBO24: TỈNH TẢI +0.9(HT4+GIÓYY ) *Tổ hợp bao (envelope) BAO = max,min{ COMBO1 ,COMBO2, … OMBO24} +Dùng phần mềm ETABS Version 8.48 và chương trình Excel (Thầy Nguyễn Hữu Anh Tuấn) để giãi nội lực và tính thép cho khung không gian trên . XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG TRỤC 2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO CỘT KHUNG TRỤC 2 Phương pháp tính cốt thép cho cột khung trục 2 Trong khung không gian côt thực tế là việc như cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên.Cột lệch tâm xiên được tính toán theo phương pháp gần đúng.Trình tự tính toán thể hiện như sau. Phương pháp gần đúng dựa trên sự biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép.Nguyên tắc này dựa trên tiêu chuẩn của nước Anh BS8110 và của Mỹ ACI318.Dựa vào nguyên tắc này GS.Nguyễn Đình Cống đã lặp ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356-2005 Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng này là (trong đó Cx,Cy là các cạnh của tiết diện theo trục x,y),cốt thép được đặt theo chu vi. Tiết diện chịu lực nén N, moment uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay. Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính được hệ số , . Moment đã gia tăng Mx1, My1. Mx1 = xMx; My1 = xMy Tùy theo tương quan giữa giá trị Mx1, My1 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương x hoặc theo phương y). Điều kiện và ký hiệu theo bảng sau: Bảng 6.3.Mô hình tính toán Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính ho = h – a; Z = h – 2a chuẩn bị các số liệu Rb, Rs, Rsc, xR như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng. Đánh giá và xử lý kết quả: Nếu As<0 chứng tỏ kích thước tiết diện quá lớn , không cần đến cốt thép.Lúc này có thể rút bớt kích thước tiết diện hoặc dùng vật liệu có cường độ thấp hơn để tính lại.Khi không thể rút bớt như vừa nêu thì cần chọn đặt cốt thép theo yêu cầu tối thiểu, gọi là đặt cốt thép theo yêu cầu cấu tạo. Nếu As>0 tính tỷ lệ cốt thép: Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng theo lưu đồ sau: Thỏa Không thỏa l≤14 x1 > xRh0 Ast≥ ge = x ≤ h0 m0= 1 - m0=0.4 M = M1 + moM2 e1 = e0 = e1 + ea e = e0 +- a e =≤0.3 Thỏa Không thỏa Thỏa Không thỏa j = 1 j = 1.028 – 0.0000288l2 – 0.0016l e0 = x = Ast = Ast = Hình 6.1: Lưu đồ tính toán cốt thép cột Chọn cặp nội lực để tính toán Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét các trường hợp sau: Mx max, My và Ntương ứng; My max, Mx và Ntương ứng; Nmax, Mx và My tương ứng; e1x = hoặc e1y = lớn. Cột khung không gian được bố trí cốt thép đối xứng do đó khi tổ hợp chỉ cần tìm Mx_max và My_max là là những moment lơn nhất về giá trị tuyệt đối mà không cần tìm giá trị lớn nhất của M dương và M âm. Hệ thống cột trục 2 gần như đối xứng nên ta chỉ cần tổng kết 2 cột: Cột trục 2-B và 2-C (cột 1) Cột trục 2-A và 2-D (cột 2) Bảng 6.4.Bảng nội lực cột 1 kí hiệu là 2-B và 2-C (lấy cột nguy hiểm hơn là C6 trong etab) sua Bảng 6.5. Bảng nội lực cột 2 kí hiệu là 2-A và 2-D sua Tính toán cốt thép dọc cho cột chịu lệch tâm xiên Lựa chọn đặc trưng vật liệu để tính cốt thép như bản 6.7 Bảng 6.8: Đặc trưng vật liệu Kết quả tính toán cốt thép dọc cho côt 9A -12A và 10A-11A được trình bày trong bảng sau Bảng 6.10: Chọn phương tính toán cho cột 1 trục 2-B và 2-C sua Bảng 6.11: Chọn phương tính toán cho cột 2 trục 2-A và 2-D sua Bảng 6.13: Tính toán cốt thép dọc cho cột 1trục 2-B và 2-C sua Bảng 6.14: Tính toán cốt thép dọc cho cột 2 trục 2-A và 2-D sua Tính toán cốt đai Cốt thép ngang của cột khi dùng khung cốt buộc là những thanh cốt đai khép kín và những thanh neo được uốn móc chuẩn ở hai đầu. Cốt thép ngang trong cột có nhiệm vụ liên kết với các thép dọc thành khung chắc chắn, giữ đúng vị trí cốt thép khi thi công, giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén. Khi chịu nén, cốt thép dọc có thể bị cong, phá vỡ lớp bê tông bảo vệ và bị bật ra khỏi bê tông. Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong và bậc ra ngoài, lúc này cốt thép đai chịu kéo và nếu nó không được neo chắc chắn thì có thể bị bung ra hoặc cốt đai quá bé thì có thể bị kéo đứt. Cốt đai cũng có tác dụng chịu lực cắt. Chỉ tính cốt đai khi cấu kiện phải chịu lực cắt khá lớn, thông thường thì cốt đai đặt theo cấu tạo. Dựa vào kết quả từ bảng tính, ta thấy cột đã đủ khả năng chịu lực cắt nên không cần tính cốt thép đai mà chỉ bố trí theo cấu tạo. Các yêu cầu cấu tạo của cốt thép đai sử dụng cho cột theo [2]. Đường kính cốt thép đai trong khung thép buộc cần lấy không nhỏ hơn 0.25 đường kính thanh cốt thép dọc lớn nhất và không nhỏ hơn 5mm. Khoảng cách giữa các cốt thép đai không lớn hơn 400mm và 15 lần đường kính cốt thép dọc nhỏ nhất. Trong đoạn nối buộc cốt thép dọc, khoảng cách cốt đai không được vượt quá 10 lần đường kính bé nhất của cốt dọc chịu nén. Để giữ ổn định, tốt nhất là cốt dọc được nằm ở góc của cốt đai. Tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu cứ cách một cốt dọc phải có một cốt dọc nằm ở góc cốt đai. Từ các yêu cầu trên ta chọn cốt đai để bố trí cho cột như sau: Chọn đai 6. Bước cốt đai chọn a 300 bố trí cho cột. Bước cốt đai tại vị trí nối cốt thép dọc: chọn a100 . 6.6TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO DẦM KHUNG TRỤC 2 Chọn nội lực để tính toán cốt thép cho dầm khung trục 2 Để tính toán và bố trí cốt thép cho dầm ta dung biểu đồ bao nội lực, ta chọn giá trị nội lực lớn nhất ứng với vùng chịu momen âm để tính cốt thép gối và momen dương để tính cốt thép ở giữa nhịp. Tính cốt thép dọc cho dầm khung trục B Dầm được tính toán như cấu kiện chịu uốn Lựa chọn vật liệu như bảng 6.8 Giữa nhịp Phần tiết diện chịu momen dương (giữa nhịp), có cánh nằm trong vùng nén tính theo tiết diện chữ T. Bề rộng cánh được xác định như sau: (6.1) Trong đó: b – bề rộng dầm tính toán; sf – phần nhô ra của cánh, lấy không vượt qua giá trị bé nhất trong các giá trị 1/6 nhịp dầm và 1/2 khoảng cách giữa các dầm dọc. Xác định vị trí trục tung hoà bằng cách xác định Mf: (6.2) Nếu M Mf thì trục trung hoà đi qua cánh Þ tính toán với tiết diện chữ nhật lớn bf x hf. Nếu M > Mf thì trục trung hoà đi qua sườn Þ tính toán với tiết diện chữ T Trong đó: Rb – cường độ tính toán của bê tông khi chịu nén; hf – bề dày của cánh; h – chiều cao tiết diện; ho – chiều cao làm việc của tiết diện; ho= h-a Gần gối tựa Phần tiết diện chịu momen âm (gần gối tựa), có cánh nằm trong vùng chịu kéo, tính theo tiết diện chữ nhật b x h. Trình tự tính toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau: Trong đó: Trình tự tính toán cốt thép theo tiết diện T Diện tích cốt thép được tính bằng công thức sau: Kiểm tra hàm lượng cốt thép Hình 6.2: Biểu đồ bao momen khung trục 2 Hình 6.3: Biểu đồ bao lực cắt khung trục 2 Bảng 6.17: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B61(2AB) Bảng 6.18: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B43(2BC) Bảng 6.19: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B26(2CD) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép gối cho dầm B61(2AB) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép gối cho dầm B43(2BC) Bảng 6.19: Tính toán cốt thép gối cho dầm B26(2CD) Tính cốt thép đai cho dầm khung trục 2 Tính toán cốt đai của cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật theo [14] Trình tự tính toán: Lựa chọn vật liệu và các số liệu phục vụ tính toán . So sánh Q ( là lực cắt xác định từ bảng 3.8) với Qb.o ( là khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai ) Nếu Q £ Qb.o không cần tính cốt đai nhưng phải bố trí cốt đai cấu tạo cho dầm ; Nếu Q> Qb.o phải tính toán cốt đai . (Qbo = 0.5 . jb4 .(1 + jn). Rbt .b . ho) Kiểm tra điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng (ứng suất nén chính). Tính toán cốt thép đai . Tính: (3.15) với ; (3.16) 1.5. (3.17) Từ C* xác định C, Co theo bảng: Bảng 3.8: Xác định C, C0 Tính: ; . (3.18) Tính: . (3.19) (3.20) Chọn qsw = max ( qw1, qw2) Khoảng cách cốt đai theo tính toán: . (3.21) Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: khi h < 450mm ; (3.22) khi h 450mm ; (3.23) s = min(stt, sct) (3.24) Kiểm tra điều kiện độ bền của các tiết diện nghiêng Q£ 0.7Qbt ; Nếu thoả điều kiện thì bố trí cốt đai; Nếu không thoả chọn lại lại cốt đai hoặc tăng tiết diện. Bảng 6.21: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán Bảng 6.22: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán Bảng 6.23: Tính toán cốt đai cho dầm B26 Bảng 6.24: Tính toán cốt đai cho dầm B43 Tính cốt thép treo Khi dầm chịu lực tập trung khá lớn đặt vào khoảng giữa chiều cao dầm thì sẽ xảy ra hiện tượng giựt đứt. Lúc này sự phá hoại có thể xảy ra theo hình tháp ABCD với góc nghiêng của mặt bên a = 45o. Đó là sự phá hoại do lực cắt. Đáy lớn của tháp là St: St = b1 + 2hs trong đó: b1 – bề rộng (AB) phạm vi tác dụng của lực tập trung F; hs – chiều cao tháp, bằng khoảng cách từ đáy AB đén cốt thép chịu kéo của dầm. Cần phải đặt cốt thép treo trong phạm vi St để chống đỡ sự phá hoại theo hình tháp. a h o h s h b 1 S t F B A D C Hình 6.6: Hiện tượng giựt đứt Cốt thép treo có thể dùng dạng cốt thép đai hoặc cốt thép xiên theo kiểu vai bò. Dùng cốt thép đai khi đoạn St đủ lớn, diện tích toàn bộ cốt thép treo kiểu cốt thép đai là: Khi đoạn St khá bé, không đủ chỗ để bố trí cốt thép treo kiểu cốt đai thì cần dùng cốt thép kiểu vai bò, diện tích tiết diện lớp cốt xiên là: trong đó: F - giá trị lực tập trung; Rsw - cường độ tính toán của cốt thép ngang; - góc nghiêng của cốt thép xiên, thường trong khoảng 45-60o. 6.4 BỐ TRÍ THÉP DẦM TRỤC B (chọn sơ bộ dầm 200*400 nhưng trong quá trình tính toán không thỏa nên chọn lại 250*500) Bảng 6.17: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B0-1(Kí hiệu B49) Bảng 6.18: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B1-2(Kí hiệu B50-B51) Bảng 6.19: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B2-3(Kí hiệu B52-B53) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B3-4(Kí hiệu B54-B55) Bảng 6.21: Tính toán cốt thép nhịp cho dầm B4-0(Kí hiệu B56) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép gối cho dầm B0-1(Kí hiệu B49) Bảng 6.22: Tính toán cốt thép gối cho dầm B1-2(Kí hiệu B50-B51) Bảng 6.21: Tính toán cốt thép gối cho dầm B2-3(Kí hiệu B52-B53) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép gối cho dầm B3-4(Kí hiệu B54-B55) Bảng 6.20: Tính toán cốt thép gối cho dầm B4-0(Kí hiệu B56) TÍNH TOÁN CỐT THÉP ĐAI CHO DẦM TRỤC B Tính toán cốt đai của cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật theo [14] Trình tự tính toán: Lựa chọn vật liệu và các số liệu phục vụ tính toán . So sánh Q ( là lực cắt xác định từ bảng 3.8) với Qb.o ( là khả năng chịu cắt của bê tông khi không có cốt thép đai ) Nếu Q £ Qb.o không cần tính cốt đai nhưng phải bố trí cốt đai cấu tạo cho dầm ; Nếu Q> Qb.o phải tính toán cốt đai . (Qbo = 0.5 . jb4 .(1 + jn). Rbt .b . ho) Kiểm tra điều kiện bê tông chịu nén giữa các vết nứt nghiêng (ứng suất nén chính). Tính toán cốt thép đai . Tính: (3.15) với ; (3.16) 1.5. (3.17) Từ C* xác định C, Co theo bảng: Bảng 3.8: Xác định C, C0 Tính: ; . (3.18) Tính: . (3.19) (3.20) Chọn qsw = max ( qw1, qw2) Khoảng cách cốt đai theo tính toán: . (3.21) Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo: khi h < 450mm ; (3.22) khi h 450mm ; (3.23) s = min(stt, sct) (3.24) Kiểm tra điều kiện độ bền của các tiết diện nghiêng Q£ 0.7Qbt ; Nếu thoả điều kiện thì bố trí cốt đai; Nếu không thoả chọn lại lại cốt đai hoặc tăng tiết diện. Bảng 6.21: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán Bảng 6.22: Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán Bảng 6.23: Tính toán cốt đai cho dầm B0-1(kí hiệu B49) Bảng 6.23: Tính toán cốt đai cho dầm B1-2(kí hiệu B50-51) Bảng 6.24: Tính toán cốt đai cho dầm B2-3 (kí hiệu B52-53) Bảng 6.24: Tính toán cốt đai cho dầm B3-4 (kí hiệu B54-56) Bảng 6.24: Tính toán cốt đai cho dầm B4-0 (kí hiệu B56-57) Tính cốt thép treo Khi dầm chịu lực tập trung khá lớn đặt vào khoảng giữa chiều cao dầm thì sẽ xảy ra hiện tượng giựt đứt. Lúc này sự phá hoại có thể xảy ra theo hình tháp ABCD với góc nghiêng của mặt bên a = 45o. Đó là sự phá hoại do lực cắt. Đáy lớn của tháp là St: St = b1 + 2hs trong đó: b1 – bề rộng (AB) phạm vi tác dụng của lực tập trung F; hs – chiều cao tháp, bằng khoảng cách từ đáy AB đén cốt thép chịu kéo của dầm. Cần phải đặt cốt thép treo trong phạm vi St để chống đỡ sự phá hoại theo hình tháp. a h o h s h b 1 S t F B A D C Hình 6.6: Hiện tượng giựt đứt Cốt thép treo có thể dùng dạng cốt thép đai hoặc cốt thép xiên theo kiểu vai bò. Dùng cốt thép đai khi đoạn St đủ lớn, diện tích toàn bộ cốt thép treo kiểu cốt thép đai là: Khi đoạn St khá bé, không đủ chỗ để bố trí cốt thép treo kiểu cốt đai thì cần dùng cốt thép kiểu vai bò, diện tích tiết diện lớp cốt xiên là: trong đó: F - giá trị lực tập trung; Rsw - cường độ tính toán của cốt thép ngang; - góc nghiêng của cốt thép xiên, thường trong khoảng 45-60o. BỐ TRÍ CỐT THÉP Như bản vẽ KC 04/08, KC 05/08, KC 06/08 PHẦN III: NỀN MÓNG KHỐI LƯỢNG: 30% GVHD : THẦY TÔ VĂN LẬN CHƯƠNG 1: ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1./Lớp 1 : Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen,độ dẻo cao trạng thái rất mềm có bề dày 11.7 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : -Độ ẩm : W = 54.8% -Dung trọng tự nhiên : = 1.478 g/cm -Dung trọng đẩy nổi : = 0.495 g/cm -Dung trọng khô : = 1.27 g/cm -Độ sệt : B = 1.12 -Lực dính đơn vị : C = 0.104 kG/cm2 -Góc ma sát trong : = 7.60 - Modul biến dạng : E = 12.5 kG/cm2 2./Lớp 2 : Á sét trạng thái dẻo mềm có bề dày 8.8 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : -Độ ẩm : W = 28.6% -Dung trọng tự nhiên : = 1.72 g/cm -Dung trọng đẩy nổi : = 0.894 g/cm -Dung trọng khô : = 1.45 g/cm -Độ sệt : B = 0.63 -Lực dính đơn vị : C = 0.087 kG/cm2 -Góc ma sát trong : = 15.70 - Modul biến dạng : E = 27.8 kG/cm2 3./Lớp 3 : Cát vừa đến cát mịn,lẫn bột trạng thái vừa với bề dày 18.5 m có các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : -Độ ẩm : W = 21.4% -Dung trọng tự nhiên : = 1.875g/cm -Dung trọng đẩy nổi : = 0.928 g/cm -Dung trọng khô : = 1.48 g/cm -Góc ma sát trong : = 26.360 - Modul biến dạng : E = 65.3 kG/cm2 4./Lớp 4 : Cát trung trạng thái chặt vừa có các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : -Độ ẩm : W = 20.4% -Dung trọng tự nhiên : = 1.89g/cm -Dung trọng đẩy nổi : = 1.07g/cm -Dung trọng khô : = 1.76 g/cm -Góc ma sát trong : = 27.360 - Modul biến dạng : E = 68.5 kG/cm2 5./Lớp 5 : Cát hạt mịn vàng nâu, trạng thái chặt vừa có các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : -Độ ẩm : W =16.4% -Dung trọng tự nhiên : = 1.96g/cm -Dung trọng đẩy nổi : = 1.07g/cm -Dung trọng khô : = 1.587 g/cm -Góc ma sát trong : = 28.650 - Modul biến dạng : E = 70.3 kG/cm2 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CỌC ÉP BTCT MẶT BẰNG MÓNG TRỤC 2 A . SỐ LIỆU TẢI TRỌNG : Cột Ntc (T) (Tm) (Tm) (T) (T) 2-A 317.99 40.379 16.739 9.83 17.45 2-B 610.66 77.541 25.99 10.06 28.92 2-C 620.77 76.809 28.487 12.05 29.04 2-D 473.69 41.159 15.03 6.75 17.89 Ta có: DN = 0.82% < 15% Vậy ta gom việc tính móng của cột 2-B và cột 2-C thành chung 1 móng M1. Móng cột 2-A là M3, và móng 2-D là M2 A . TÍNH TOÁN MÓNG M1 CỘT TRỤC 2 : -Theo kết quả giải nội lực khung,ta có giá trị nội lực tại mặt cắt chân cột C6 trục 2-C như sau. Nott = 713.89( T ) Notc = 620.77( T ) Mttox = 88.33 ( T.m ) Mtcox = 76.81 ( T.m ) Mttoy = 32.76 ( T.m ) Mtcoy = 28.49 ( T.m ) Qttox = 13.86 ( T ) Qtcox = 12.05( T ) Qttoy = 33.40( T ) Qtcoy = 29.04 ( T ) Lấy hệ số vượt tải trung bình n=1.15 để tính cho tải trọng tiêu chuẩn. Nhưng trong quá trình giả khung, ta chỉ tính được lực dọc do tác động của các sàn tầng trên, nên sẽ thiếu tải trọng của sàn tầng hầm 2 truyền vào cột, nên lực dọc sẽ thay đổi như sau: Nott = 1.15* Ntc= 1.15*( Notc N sàn hầm 2) = 1.15 *(620.77 (28.35+24.15) *603/1000)=751 T ) 1)XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA MÓNG CỌC: 1.1 Chọn chiều sâu chôn đài: - Chọn độ sâu đặt đáy đài là 1.5m tính từ mặt nền tầng hầm. -Chọn chiều cao đài là1.2m -Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp : Trong đó : - g,j : dung trọng và ma sát đất trong phạm vi chiều sâu chôn móng. H : lực xô ngang. - Bm : bề rộng theo phương thẳng góc với lực ngang H. Chọn Bm = 3 m Þ hm = 1.5m ³ 1.08m (thỏa) Vậy thỏa điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp . 1.2 Chọn kích thước và vật liệu làm cọc : Chọn cọc tiết diện vuông (30´30)cm ; chiều dài cọc 24m , gồm 3 đoạn cọc dài 8m nối lại . Mũi cọc cắm vào lớp thứ 3 (lớp cát) là lớp đất tốt . Đoạn cọc chôn sâu vào đài 150mm và đập đầu cọc để nối thép liên kết với đài một đoạn 0.6m. Do đó chiều dài còn lại của cọc là Lcọc=L-0.6 = 24 – 0.6 = 23.4m Diện tích tiết diện cọc là: Fcọc=0.3x0.3=0.09 m2 Chu vi cọc: U = 4xa = 4 x 0.3 = 1.2 m 2) XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ÉP BTCT: 2.1) Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : QaVL = j ( Rn.FP + Ra.Fa ) Trong đó : j : hệ số uốn dọc lấy =0.91 (do lớp đất 1 có B=1.13>1 nên đây là lớp đất rất yếu,và chiều dài tính toán của đoạn cọc trong lớp đất này là L=11.7-5.6-1.5=4.6m. và có l/b=4.6/0.3=15.3. tra bảng trang 31 sách Nền và móng của Nguyễn Văn Quảng) Rn : cường độ chịu nén của bêtông (T/m2) . FP : diện tích tiết diện ngang của cọc (m2) . Ra : cường độ chịu kéo của thép dọc trong cọc (T/m2) . Fa : diện tích cốt thép dọc trong cọc (m2) . Vật liệu : bêtông đúc cọc mác 300 có Rn = 130 (KG/cm2) ; cốt thép dọc dùng trong cọc là 4f16 ( Fa = 8.04 cm2), đai f8, thép AII có Ra = 2800 (KG/cm2) và AI = 2300 (KG/cm2) . Vậy : QaVL = 0.91 (130´ 900 + 2800´ 8.04 )= 126956 ( kG )=127(T) . 2.2) Sức chịu tải của cọc ép BTCT theo điều kiện đất nền : -Ta có công thức xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền A7 phụ lục A TCXD 205-1998 . Qtc = m.(mR..qb.Ap + uSmf.fi.lI ) Trong đó : m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , m=1 . mR : hệ số làm việc của đất dưới mủi cọc mR =1.1 mf : hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc mf =1( lớp đất 3(cát mịn) và lớp 2 (á sét dẻo mềm) đều có hệ số mf =1) L = 24m chiều dài cọc dp = đường kính đáy cọc, dp =0.3 m -> Ap=0.09m2 u : chu vi cọc , u =(0.3+0.3)*2= 1,2 m Z=23.9m cát hạt mịn xác định theo bảng A3 (tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm thu móng cọc TCXD205:1998) (có nội suy) =>cường độ tính toán của đất nền dưới chân cọc qb =343.400(T/m2) -fi: ma sát bên cọc fi xác định bằng cách tra bảng phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất zi . Các lớp đất được chia thành các phân lớp có bề dày không quá 2m Lớp đất ZI li fI fi*li Bùn sét B=1.12 3.8 4.6 0 0 Sét B=0.63 7.2 2.2 1.583 3.482 9.4 2.2 1.624 3.573 11.6 2.2 1.666 3.665 13.8 2.2 1.707 3.756 15.9 2 5.19 10.38 17.9 2 5.39 10.78 19.9 2 5.59 11.18 Cát mịn 21.9 2 5.79 11.58 23.9 2 5.99 11.98 fili = 70.376 Cọc xuyên qua các lớp đất có các phân lớp như sau: Tra bảng A.2 TCVN 205: Sức chịu tải theo đất nền do ma sát xung quanh cọc: åfili =70.376(T/m) Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền : Qtc = 1*((1*343.4*0.12) + 1.2*(1*70.376))=125.66(T) -Ta có : Qo=89.8 (T) < PCVL = 178(T) do đó để đảm bảo thiết kế cọc an toàn, ta chọn trị số nhỏ là Qo = 89.8 (T) để tính toán . 3) XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐÀI CỌC VÀ SỐ LƯỢNG CỌC : - Ta có đường kính cọc là : d = 0.3 m -Chọn khoảng cách giữa tim hai cọc là 3d = 3*0.3=0.9 (m) thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là. 3.1) Diện tích sơ bộ của đáy đài được xác định : -Trọng lượng sơ bộ đài và đất phủ trên đài cọc : Nđđ = 1.1 ´ Fsb ´ gtb ´ h = 1.1 ´ 6.98 ´ 2 ´1.5=23 (T) -Số lượng cọc trong móng : (cọc) =1.2 -1.4(sách nền móng Lê Anh Hoàng trang 133) .Chọn =1.2 Chọn 12cọc (30´30cm) để bố trí -Sơ đồ bố trí các cọc trong đài : 3.2) Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc : -Tải do công trình tác dụng lên đầu cọc xác định theo công thức : -Diện tích của đài cọc chọn : Fđ = 3.3´2.4= 7.92(m2) -Trọng lượng của đất và đài : Nđđ = 1.1 ´ Fđ ´ gtb ´ hm = 1.1 ´ 7.92 ´ 2 ´ 1.5 = 26.14 (T) -Tổng tải trọng của công trình và trọng lượng của đất, đài cọc : = 751 + 26.14= 777.14 (T) * Thỏa điều kiện p < Qo -Tính moment tại đáy bệ: 88.33+13.86*1.5= 109.12 (T.m) 32.76+33.4*1.5= 82.86 (T.m) Với Xmax= 0.9+0.45=1.35 m Ymax= 0.9 m Pttmax = + + = ++ = 88.87 (T) Pttmin = - - = - - = 40.13(T) +Pttmax = 88.87(T) < Thỏa điều kiện cọc biên chịu tải lớn nhất +Pttmin = 40.13(T) > 0 Không kiểm tra cọc chịu nhổ + *Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống dãy cột biên và ta không cần phải kiểm tra cọc theo điều kiện chịu nhổ vì Pmin > 0. 4) TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC : 4.1) Xác định kích thước khối móng quy ước : -Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng qui ước có mặt cắt là abcd được giới hạn bởi mặt đất,đường thẳng nối các mũi cọc và hai cạnh là hai đường thẳng đi qua các mép ngoài của hàng cọc biên và ở khoảng cách L.tg. Kích thước móng khối qui ước : Bqu = B’ + 2*tg()*Lc =(2.4– 0.25) + 2* tg4.70*23.4 = 6( m) Lqu = L’ + 2*tg()*Lc =(3.3 – 0.25) + 2* tg4.70*23.4 = 6.9( m) Vậy kích thước dưới đáy móng khối qui ước như sau : Bx L = 6*6.9=41.4 (m2) 4.2) Xác định khối lượng khối móng quy ước : = 2 -> 2.2 (T/m3) từ lớp thứ 1 đến lớp thứ 3 - Trọng lượng khối móng qui ước từ đế đài trở lên MĐTN : N1tc = bxlx hm . = 6x6.9x1.5x2=124.2(T) -Trọng lượng khối móng qui ước tính từ đáy đài đến mực nước ngầm ở độ sâu 6.5m: N2tc = (bxl-Fc) hm .=(6 *6.9-12*0.09)*0.6*2=48.38(T) Trọng lượng khối móng qui ước tính từ mực nước ngầm đến mũi cọc. N3tc = (bxl-Fc) hm .=(6 *6.9-12*0.09)*24*0.72=696.7(T) Trọng lượng của các cọc là: Nc = n.FC lc = 12*0.09*2*23.4 =50.5(T) *Vậy trọng lượng của khối móng qui ước là: NMtc = + Nc = 124.2+48.38+696.7+50.5=919.8(T) + Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối qui ước: Nqutc = N0tc+ NMtc = +919.8 = 1573(T) 4.3) Kiểm tra áp lực tiêu chuẩn và cường độ tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước. -Momen tiêu chuẩn tương ứng với trọng tâm đáy khối qui ước : = = -Độ lệch tâm: e=== 0.228(m) e=== 0.45(m) Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước là: =(1+) = (1+) = 61.53T/m2) =(1-) = (1-) = 14.46(T/m2) = =38(T/m2) Cường độ tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước là: Rtc = (1.1A Bqu +1.1B+3Dc) Ktc =1 m1=1.3 m2=1.3 = 0.928 (T/m3) Trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất dưới đáy khối qui ước = : Trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất trên đáy khối móng qui ước = jtc = 26o4’ Þ A =0.87 ; B =4.51 ; D = 7.02 c = 0.02 kg/cm2 bM = 6m ; hM = 24 m h0 =hm =1.5(Vì tầng hầm có bề rộng >20m) Góc ma sát trong =26o4’ Þ *Vậy sức chịu tải của nền đất dưới móng khối qui ước : Rtc=(1.1*0.87*6*0.928+1.1*4.51*23.4*0.83+3*0.02) =172(T/m2) -Từ đó ta có: = 61.53 (T/m2)< 1.2 Rtc = 1.2 x 172 = 206.4(T/m2) = 14.46 (T/m2) > 0 = 38(T/m2)< Rtc =172(T/m2) *Vậy ta có thể tính toán độ lún của nền dưới đáy móng quy ước theo mô hình nữa không gian biến dạng tuyến tính.Lúc đó giới hạn nền lấy đến độ sâu mà ứng suất gây lún bằng 0.2 lần ứng suất bản thân. 4.4) Tính lún cho nền : -Độ lún được tính theo công thức sau: Với quy phạm cho phép lấy =0.8 (Công trình khung BTCT có tường chen) Si : độ lún của lớp phân tố thứ i Ei : môđun đàn hồi của lớp đất thứ i; Trường hợp này Ei = 65.3(KG/cm2) hi : chiều dầy của lớp phân tố thứ i. -Ứng suất bản thân tại các lớp đất : +Lớp đất bùn sét ( dày 11.7 m ) : (T/m2) +Lớp đất sét ( dày 8.8 m, có tính đẩy nổi ) : (T/m2) +Tại lớp cát mịn tính đến đầu mũi cọc 10m ( có tính đẩy nổi ): (T/m2) -Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : (T/m2) Xét tỉ số Chia đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5=6/5=1.2(m) Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện 5sigl £ sibt thì cho phép tính lún đến độ sâu đó. Trong đó: sigl : ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ i sigl = k0i.sgl0 ;k0i tra bảng phụ thuộc vào tỉ số Lm/Bm và Z/Bm, ở đây LM/B M =6.9/6= 1,15 sibt = si-1bt + gi.hi Bảng tính lún cho khối móng quy ước : Điểm Độ sâu z LM/BM z/BM Ko sglz(T/m2) sbt(T/m2) 0 0 1.15 0 1 15.06 22.94 1 1.2 1.15 0.2 0.92 13.86 24.05 2 2.4 1.15 0.4 0.79 11.90 26.28 3 3.6 1.15 0.6 0.65 9.79 29.62 4 4.8 1.15 0.8 0.51 7.68 34.08 5 6.0 1.15 1 0.36 5.42 39.64 Độ lún của nền : (0.078(m) * S =0.078 m = 7.8 cm < Sgh =8 cm. Vậy độ lún của khối móng quy ước thỏa. 5) TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO CHO ĐÀI CỌC : 5.1)Kiểm tra điều kiện chọc thủng. -Vẽ tháp đâm thủng: Chiều cao đài cọc chọn là h = 1.2m . Tiết diện cột 60x60 cm * Từ tháp đâm thủng thì thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc.Như vậy đài cọc không bị đâm thủng. 5.2)Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: a/ Sơ đồ tính : -Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc : -Moment tại ngàm xác định theo công thức : Trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục i -Diện tích cốt thép tính theo công thức : Trong đó : M là moment tại tiết diện đang xét . ho là chiều cao làm việc của đài tại tiết diện đó. ho=12-0.15=10.5cm Ra : cường độ tính toán của thép . b/ Tính toán cốt thép : Số liệu tính toán : bêtông mác 300 Rn = 130 (KG/cm2) ; thép AII Ra = 2800 (KG/cm2) Chiều cao đài 1,2m ; lớp bêtông bảo vệ 5 cm ; cọc ngàm vào đài bằng râu thép dài 30f= 500mm, độ sâu chôn cột vào đài khoảng 10cm. -Moment theo phương I-I : MI-I = 3´Pmax´rI + 3xPtb´rI’ = 3*88.87*(1.35-0.6/2)+3*64.5*(0.45-0.6/2)=309(T.m) -Moment theo phương II-II: MII-II= 4´Pmax´rI = 4*88.87*(0.9-0.6/2)= 213(T.m) Diện tích cốt thép phương I-I : = 116.8 (cm2) Chọn 22 thanh f25 đặt a150 để bố trí ( Fachọn = 108cm2) Diện tích cốt thép phương II-II : = 80.5 (cm2) Chọn 16 thanh f25đặt a150để bố trí ( Fachọn = 78.5cm2) 6) Tính toán nội lực khi vận chuyển và cẩu lắp : Cọc có tiết diện (300x300) Trọng lượng phân bố của cọc trên 1 m dài : q = b ´ h ´ gbt = 0.3 ´ 0.3 ´ 2.5 = 0.225 (T/m) = 225 (KG/m) 6.1 Trường hợp vận chuyển cọc : -Các móc cẩu trên cọc được bố trí ở các điểm cách đầu và mũi cọc những khoảng cố định sao cho moment dương lớn nhất bằng moment âm có trị số tuyệt đối lớn nhất . Sơ đồ tính : Moment cẩu lắp cọc : M = 0.042 ql2 = 0.042 ´ 225 ´82 =604.8 (KG.m) = 60480(KG.cm) Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp : < 4f16 (Fa =8.04cm2) Ta Fachọn =8.04cm2 là 4f16 nên thép chọn cấu tạo cọc thỏa điều kiện vận chuyển 6.2 Trường hợp dựng cọc : -Sơ đồ tính : Moment cẩu lắp cọc : M = 0.086 ql2 = 0.086 ´225´82 = 1238.4 (KG.m) =123840 (KG.cm) Diện tích cốt thép dùng cho cẩu lắp : < 4f16 (8.04 cm2) Ta chon Fachọn = 8.04 cm2 là 4f16 nên thép chọn cấu tạo cọc thỏa điều kiện dựng ép cọc . Tóm lại : ứng với hai trường hợp vận chuyển cọc và dựng cọc , thép chọn 4f16 để cấu tạo cọc là thỏa . 6.3 Tính thép làm móc treo cọc : lực do một nhánh treo chịu khi cẩu lắp P = 1.2 ´ q ´ l = 1.2 ´ 225´ 8= 540 (KG) Þ diện tích thép :=0.19(cm2) Chọn 1f14 ( Fa = 1.539 cm2) làm móc treo . Tính đoạn thép neo móc treo vào trong cọc : =8.6cm Vì lneo < 30f nên chọn lneo = 30 ´ 1.6 = 48(cm) B . TÍNH TOÁN MÓNG M2 CỘT TRỤC 2-D : -Theo kết quả giải nội lực khung,ta có giá trị nội lực tại mặt cắt chân cột C2 trục 2-D như sau. Nott = 544.74 ( T ) Notc = 473.69( T ) Mttox = 4.03 ( T.m ) Mtcox = 3.5 ( T.m ) Mttoy = 1.9 ( T.m ) Mtcoy = 1.65 ( T.m ) Qttox = 2.16 ( T ) Qtcox = 1.88( T ) Qttoy = 2.74 ( T ) Qtcoy = 2.38 ( T ) Lấy hệ số vượt tải trung bình n=1.15 để tính cho tải trọng tiêu chuẩn. -Do móng trục M2 cùng khung trục 2 với móng trục M1 nên có cùng mặt cắt địa chất.Vì vậy ta thiết kế móng trục M2 giống móng trụ M1. Nhưng trong quá trình giả khung, ta chỉ tính được lực dọc do tác động của các sàn tầng trên, nên sẽ thiếu tải trọng của sàn tầng hầm 2 truyền vào cột, nên lực dọc sẽ thay đổi như sau: Nott = 1.15* Ntc= 1.15*( Notc N sàn hầm 2) = 1.15 *(473.69 (28.35+6.9) *603/1000)=570( T ) Ta có: DN = 13.7% < 15% Vậy ta đã gom việc tính móng của cột 2-B và cột 2-C thành chung 1 móng M1. Nhận thấy móng cột trục 2-D chênh lệch nhỏ hơn 15% nên ta bố trí móng này giống móng M1 Nhưng -Theo kết quả giải nội lực khung của trục 2-A,ta có : Nott = 365.69( T ) Notc = 317.99( T ) Mttox = 46.44 ( T.m ) Mtcox = 40.379 ( T.m ) Mttoy = 19.25 ( T.m ) Mtcoy = 16.739( T.m ) Qttox = 11.34 ( T ) Qtcox = 9.38( T ) Qttoy = 2.15 ( T ) Qtcoy = 17.45 ( T ) Lấy hệ số vượt tải trung bình n=1.15 để tính cho tải trọng tiêu chuẩn. Do móng trục M3 cùng khung trục 2 với móng trục M1 nên có cùng mặt cắt địa chất.Vì vậy ta thiết kế móng trục M3 giống móng trụ M1. Nhưng trong quá trình giả khung, ta chỉ tính được lực dọc do tác động của các sàn tầng trên, nên sẽ thiếu tải trọng của sàn tầng hầm 2 truyền vào cột, nên lực dọc sẽ thay đổi như sau: Nott = 1.15* Ntc= 1.15*( Notc N sàn hầm 2) = 1.15 *(365.69 (28.35+7.79) *921/1000)= 459( T ) Ta nhận thấy Ta có: DN = 10.8% < 15% khi so sánh DN cột trục (2-D & 2-C) và trục (2-D & 2-A) thì nhận thấy ta nên gom việc tính móng thành 2 nhóm: Nhóm M1: gồm 2 cột trục 2-B & 2-C Nhóm M2: gồm 2 cột trục 2-A & 2-D C . TÍNH TOÁN MÓNG M2 CỘT TRỤC 2-A & 2-D: -Theo kết quả giải nội lực khung ta lấy nội lực khung lớn hơn là 2-D để tính toán ,ta có : Nott = 544.74 ( T ) Notc = 473.69( T ) Mttox = 47.33 ( T.m ) Mtcox = 41.159 ( T.m ) Mttoy = 17.29( T.m ) Mtcoy = 15.03 ( T.m ) Qttox = 7.76( T ) Qtcox = 6.75( T ) Qttoy= 20.57 ( T ) Qtcoy = 17.89 ( T ) Lấy hệ số vượt tải trung bình n=1.15 để tính cho tải trọng tiêu chuẩn. -Do móng trục M2 cùng khung trục 2 với móng trục M1 nên có cùng mặt cắt địa chất.Vì vậy ta thiết kế móng trục M2 giống móng trụ M1. Nhưng trong quá trình giả khung, ta chỉ tính được lực dọc do tác động của các sàn tầng trên, nên sẽ thiếu tải trọng của sàn tầng hầm 2 truyền vào cột, nên lực dọc sẽ thay đổi như sau: Nott = 1.15* Ntc = 1.15*( Notc N sàn hầm 2) = 1.15 *(473.69 (28.35+6.9) *603/1000)=570( T ) 1) XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH ĐÀI CỌC VÀ SỐ LƯỢNG CỌC : 1.1) Diện tích sơ bộ của đáy đài được xác định : -Chọn khoảng cách giữa tim hai cọc là 3d = 3*0.3=0.9 (m) thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là. -Trọng lượng sơ bộ đài và đất phủ trên đài cọc : Nđđ = 1.1 ´ Fsb ´ gtb ´ h = 1.1 ´ 5.3 ´ 2 ´1.5 = 17.49 (T) -Số lượng cọc trong móng : (cọc) =1.2 -1.4.(sách nền móng Lê Anh Hoàng trang 133) .Chọn =1.2 Chọn 9 cọc (30´30cm) để bố trí -Sơ đồ bố trí các cọc trong đài : 1.2) Kiểm tra tải tác dụng lên đầu cọc : -Tải do công trình tác dụng lên đầu cọc xác định theo công thức : -Diện tích của đài cọc chọn : Fđ = 2.4*2.4=5.76(m2) -Trọng lượng của đất và đài : Nđđ = 1.1 ´ Fđ ´ gtb ´ hm = 1.1 ´ 5.76 ´ 2 ´1.5 = 19 (T) -Tổng tải trọng của công trình và trọng lượng của đất, đài cọc : = 570+ 19 = 589 (T) *Vậy thỏa điều kiện p < Qo -Tính moment tại đáy bệ: 47.33+7.76*1.5 =58.97(T.m) 17.29+20.57*1.5= 48.15(T.m) Với Xmax= 0.9 m Ymax= 0.9 m Pttmax = + + = + + = 85.28 (T) Pttmin = - - = - - =45.6(T) +Pttmax = 85.28(T) < Thỏa điều kiện cọc biên chịu tải lớn nhất +Pttmin = 45.6(T) > 0 Không kiểm tra cọc chịu nhổ + *Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống dãy cột biên và ta không cần phải kiểm tra cọc theo điều kiện chịu nhổ vì Pmin > 0. 2) TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC: 2.1) Xác định kích thước khối móng quy ước : -Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng qui ước có mặt cắt là abcd được giới hạn bởi mặt đất,đường thẳng nối các mũi cọc và hai cạnh là hai đường thẳng đi qua các mép ngoài của hàng cọc biên và ở khoảng cách L.tg. Kích thước móng khối qui ước : Bqu = B’ + 2*tg()*Lc =(2.4– 0.25) + 2* tg4.70*23.4 = 6( m) Lqu = L’ + 2*tg()*Lc =(2.4– 0.25) + 2* tg4.70*23.4 = 6( m) Vậy kích thước dưới đáy móng khối qui ước như sau : Bx L = 6*6=36(m2) 4.2) Xác định khối lượng khối móng quy ước : = 2 -> 2.2 (T/m3) từ lớp thứ 1 đến lớp thứ 3 - Trọng lượng khối móng qui ước từ đế đài trở lên MĐTN : N1tc = bxlx hm . = 6x6 x1.5x2=108(T) -Trọng lượng khối móng qui ước tính từ đáy đài đến mực nước ngầm ở độ sâu 6.5m: N2tc = (bxl-Fc) hm .=(6*6 -9*0.09)*0.6*2=42.23(T) Trọng lượng khối móng qui ước tính từ mực nước ngầm đến mũi cọc. N3tc = (bxl-Fc) hm .=(6*6-9*0.09)*24*0.72=608.08(T) Trọng lượng của các cọc là: Nc = n.FC lc = 9*0.09*2*23.4 =37.91(T) *Vậy trọng lượng của khối móng qui ước là: NMtc = + Nc = 108+42.23+608.08+37.9=796.21(T) + Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối qui ước: Nqutc = N0tc+ NMtc = +796.21 = 1291.9(T) 3) Kiểm tra áp lực tiêu chuẩn và cường độ tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước. -Momen tiêu chuẩn tương ứng với trọng tâm đáy khối qui ước : = = -Độ lệch tâm: e=== 0.154(m) e=== 0.356(m) Ap lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước là: =(1+) = (1+) = 54.2(T/m2) =(1-) = (1-) = 17.58(T/m2) = = 35.89(T/m2) Cường độ tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước là: Rtc = (Ab+Bh+Dc-) Ktc =1 m1=1.3 m2=1.3 = 0.928 (T/m3) Trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất dưới đáy khối qui ước = : Trọng lượng riêng đẩy nổi của lớp đất trên đáy khối móng qui ước = jtc = 26o4’ Þ A =0.87 ; B =4.51 ; D = 7.02 c = 0.02kg/cm2 bM = 6m ; hM = 24 m h0 =hm =1.5(Vì tầng hầm có bề rộng >20m) Góc ma sát trong =26o4’Þ *Vậy sức chịu tải của nền đất dưới móng khối qui ước : Rtc=(1.1*0.87*6*0.928+1.1*4.51*23.4*0.83+3*0.02) =172(T/m2) -Từ đó ta có: = 54.2 (T/m2)< 1.2 Rtc = 1.2 x 172 = 206.4 (T/m2) = 17.58(T/m2) > 0 = 35.89(T/m2) < Rtc =172 (T/m2) *Vậy ta có thể tính toán độ lún của nền dưới đáy móng quy ước theo mô hình nữa không gian biến dạng tuyến tính.Lúc đó giới hạn nền lấy đến độ sâu mà ứng suất gây lún bằng 0.2 lần ứng suất bản thân. 4.4) Tính lún cho nền : -Độ lún được tính theo công thức sau: Với quy phạm cho phép lấy =0.8 (Công trình khung BTCT có tường chen) -Ứng suất bản thân tại các lớp đất : +Lớp đất bùn sét ( dày 11.7 m ) : (T/m2) +Lớp đất sét ( dày 8.8 m, có tính đẩy nổi ) : (T/m2) +Tại lớp cát mịn tính đến đầu mũi cọc( có tính đẩy nổi ): (T/m2) -Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước : (T/m2) Xét tỉ số Chia đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5=6/5=1.2 (m) Bảng tính lún cho khối móng quy ước : Điểm Độ sâu z LM/BM z/BM Ko sgl sbt 0 0 1 0 1 12.95 22.94 1 1.2 1 0.2 0.9184 11.89 24.054 2 2.4 1 0.4 0.7856 10.17 25.167 3 3.6 1 0.6 0.6357 8.23 26.281 4 4.8 1 0.8 0.4859 6.29 27.394 5 6.0 1 1 0.336 4.35 28.508 Độ lún của nền : (0.066(m) *Vậy: S =0.066 m = 6.6 cm độ lún của khối móng quy ước thỏa. 3) TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO CHO ĐÀI CỌC : 3.1)Kiểm tra điều kiện chọc thủng. -Vẽ tháp đâm thủng: Chiều cao đài cọc chọn là h = 1.2m . Tiết diện cột 60x60 cm * Từ tháp đâm thủng thì thấy đáy tháp nằm trùm ra ngoài trục cọc.Như vậy đài cọc không bị đâm thủng. 3.2)Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: a/ Sơ đồ tính : -Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc : -Moment tại ngàm xác định theo công thức : Trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục i -Diện tích cốt thép tính theo công thức : Trong đó : M là moment tại tiết diện đa