TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 PHẦN KẾT CẤU (45%) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : SINH VIÊN THỰC HIỆN : LỚP : PGS.TS LÊ THANH HUẤN NGUYỄN VIẾT HỰU 2010X6 NHIỆM VỤ: - LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG ĐIỂN HÌNH, MÁI - THIẾT KẾ SÀN TẦNG TẦNG ĐIỂN HÌNH - THIẾT KẾ KHUNG TRỤC G - THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ - THIÊT KẾ LÕI THANG MÁY Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU Phương án sàn: Trong cơng trình hệ sàn có ảnh hưởng lớn đến làm việc không gian kết cấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý quan trọng Do vậy,cần phải có phân tích để lựa chọn phương án phù hợp với kết cấu cơng trình 1.1 Phương án sàn sườn tồn khối: Cấu tạo bao gồm hệ dầm sàn -Ưu điểm: Tính tốn đơn giản,chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật liệu bê tông thép ,do giảm tải đáng kể tĩnh tải sàn Hiện sử dụng phổ biến nước ta với công nghệ thi công phong phú công nhân lành nghề,chuyên nghiệp nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ,tổ chức thi công -Nhược điểm: Chiều cao dầm độ võng sàn lớn vượt độ lớn dẫn đến chiều cao tầng cơng trình lớn gây bất lợi cho cơng trình chịu tải trọng ngang khơng tiết kiệm chi phí vật liệu dầm tường phân cách tách biệt không gian nên tiết kiệm không gian sử dụng 1.2 Phương án sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vng góc với theo hai phương,chia sàn thành kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách dầm không 2m -Ưu điểm: tránh có nhiều cột bên nên tiết kiệm không gian sử dụng có kiến trúc đẹp, thích hợp với cơng trình u cầu tính thẩm mỹ cao khơng gian sử dụng lớn;hội trường,câu lạc -Nhược điểm: không tiết kiệm,thi công phức tạp Mặt khác,khi mặt sàn q rộng cần bố trí thêm dầm Vì vậy,nó khơng tránh hạn chế chiều cao dầm phải cao để giảm độ võng 1.3 Phương án sàn không dầm (sàn nấm) Cấu tạo gồm kê trực tiếp lên cột -Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm chiều cao công trình Tiết kiệm khơng gian sử dụng, dễ phân chia khơng gian Thích hợp với cơng trình có độ vừa (6-8m) Kiến trúc đẹp, thích hợp với cơng trình đại -Nhược điểm: tính tốn phức tạp,chiều dày sàn lớn nên tốn vật liệu, tải trọng thân lớn gây lãng phí u cầu cơng nghệ trình độ thi cơng tiên tiến Hiện nay,số cơng trình Việt Nam sử dụng loại hạn chế 1.4 Phương án sàn ứng lực trước -Ưu điểm: chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm chiều cao cơng trình Tiết kiệm khơng gian sử dụng, dễ phân chia không gian, vượt nhịp lớn Kiến trúc đẹp, thích hợp với cơng trình đại Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 -Nhược điểm: tính tốn phức tạp,chiều dày sàn lớn nên tốn vật liệu, tải trọng thân lớn gây lãng phí u cầu cơng nghệ trình độ thi công tiên tiến 1.5 Kết luận Căn vào: Đặc điểm kiến trúc đặc điểm kết cấu, tải trọng sở phân tích sơ Mặt khác,dựa vào thực tế Việt nam sử dụng Nhưng dựa sở thiết kế mặt kiến trúc yêu cầu chức sử dụng cơng trình có nhịp lớn Do vậy, lựa chọn phương án sàn sườn bê tông ứng lực trước cho sàn tầng Hệ kết cấu chịu lực Cơng trình thi cơng: gồm 16 tầng Như có phương án hệ kết cấu chịu lực hay dùng áp dụng cho cơng trình: 2.1 Hệ kết cấu vách cứng lõi cứng -Hệ kết cấu vách cứng bố trí thành hệ thống phương,hai phương liên kết lại thành hệ không gian gọi lõi cứng -Loại kết cấu có khả chịu lực xơ ngang tốt nên thường sử dụng cho cơng trình có chiều cao 20 tầng Tuy nhiên, hệ thống vách cứng cơng trình cản trở để tạo không gian rộng 2.2 Hệ kết cấu khung vách cứng -Hệ kết cấu khung-giằng tạo kết hợp hệ thồng khung hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thường tạo khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinhchung tường biên khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung bố trí khu vực lại ngơi nhà.Hai hệ thống khung vách liên kết với qua hệ kết cấu sàn -Hệ kết cấu khung-giằng tỏ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu sử dụng hiệu cho nhà cao đến 40 tầng thiết kế cho vùng có động đất ≤ cấp 2.3 Hệ kết cấu khung chịu lực -Hệ khung chịu lực tạo thành từ đứng(cột) ngang (dầm), liên kết cứng chỗ giao chúng nút Hệ kết cấu khung có khả tạo khơng gian lớn,linh hoạt,thích hợp với cơng trình cơng cộng Hệ thống khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, lại có nhược điểm hiệu chiều cao cơng trình lớn Trong thực tế kết cấu khung BTCT sử dụng cho cơng trình có chiều cao số tầng nhỏ 20m cấp phòng chống động đất ≤ -Tải trọng cơng trình dồn tải theo tiết diện truyền khung phẳng,coi chúng chịu tải độc lập.Cách tính chưa phản ánh làm việc khung,lõi tính tốn đơn giản, thiên an tồn,thích hợp với cơng trình có mặt dài Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Qua xem xét đặc điểm hệ kết cấu chịu lực trên,áp dụng đặc điểm cơng trình ,yêu cầu kiến trúc lựa chọn phương pháp tính kết cấu cho cơng trình hệ kết cấu khung- vách chịu lực Phương pháp tính tốn hệ kết cấu 3.1 Lựa chọn sơ đồ tính Để tính tốn nội lực cấu kiện cơng trình, xét đến cách xác đầy đủ yếu tố hình học cấu kiện thi tốn phức tạp Do tính tốn ta thay cơng trình thực sơ đồ tính hợp lý Với độ xác cho phép phù hợp với khả tính tốn nay, đồ án sử dụng sơ đồ đàn hồi Hệ kết cấu gồm sàn BTCT toàn khối liên kết với lõi thang máy, vách cột Chuyển sơ đồ thực sơ đồ tính toán cần thực thao hai bước sau: Bước 1: Thay đường không gian gọi trục Thay tiết diện đại lượng đặc trưng E,J Thay liên kết tựa liên kết lý tưởng Đưa tải trọng tác dụng lên mặt kết cấu trục cấu kiện Đây bước chuyển cơng trình thực sơ đồ tính tốn Bước 2: Chuyển sơ đồ cơng trình sơ đồ tính cách bỏ qua thêm số yếu tố giữ vai trò thứ yếu làm việc cơng trình Quan niệm tính tốn: Tính tốn theo sơ đồ khung không gian Nguyên tắc cấu tạo phận kết cấu, phân bố độ cứng cường độ kết cấu: Bậc siêu tĩnh : Các hệ kết cấu nhà cao tầng phải thiết kế với bậc siêu tĩnh cao,để chịu tác dụng tải trọng ngang lớn,cơng trình bị phá hoại số cấu kiện mà khơng bị sụp đổ hồn tồn 3.2 Tải trọng: B1: Tải trọng đứng: Tải trọng thẳng đứng sàn gồm tĩnh tải hoạt tải Tải trọng truyền từ sàn vào dầm từ dầm vào cột (sàn sườn BTCT) B2 Tải trọng ngang: -Tải trọng gió tĩnh( với cơng trình có chiều cao nhỏ 40m nên theo TCVN 2737-1995 ta xét đến thành phần tải trọng gió tải trọng áp lực động đất gây ra) -Tải gió động (với cơng trình có chiều cao lớn 40m nên theo TCVN 2737-1995 ta phải xét đến thành phần tải trọng gió) - Tải trọng động đất tính theo TCVN 375-2006 3.3 Nội lực chuyển vị -Để xác định nội lực chuyện vị, sử dụng chương trình phần mềm tính kết cấu SAP hay Etabs Đây chương trình tính tốn kết cấu mạnh Các chương trình tính tốn dựa sở phương pháp phần tử hữu hạn ,sơ đồ đàn hồi Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 - Lấy kết nội lực ứng với phương án tải trọng tĩnh tải (chưa kể đến trọng lượng dầm,cột) hoạt tải tồn (có thể kể đến hệ số giảm tải theo ô sàn ,các tầng) để xác định lực dọc lớn chân cột, từ kết ta tính diện tích cần thiết tiết diện cột chọn sơ tiệt diện cột theo tỉ lệ mơđun, nhìn vào biểu đồ mơmen ta tính dầm co mômen lớn lấy tải trọng tác dụng lên dầm tính dầm đơn giản để xác định kích thước dầm tính dầm đơn giản để xác đinh kích thước dầm theo công thức 3.4 Tổ hợp nội lực tính tốn cốt thép Ta sử dụng chương trình tự lập ngơn ngữ EXEL ,PASCAL chương trình có ưu điểm tính toán đơn giản, ngắn gọn, dễ dàng thuận tiện sử dụng chương trình ta dựa vào chương trình phần mềm KP để tính tốn tổ hợp sau chọn bố trí cốt thép có tổ hợp tính thép tay cho số phần tử hiệu chỉnh kết tính Vật liệu sử dụng cho cơng trình -Kết cấu dùng Bê tơng cấp độ bền B25 có: Rb =14,5 MPa, Rbt = 1,05 MPa -Cốt thép nhóm : AI có Rs = 225 Mpa AII có Rs = 280Mpa; Rsc = 225 Mpa Các tài liệu ,tiêu chuẩn sử dụng tính tốn kết cấu -Tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737-1995 ; -Tiêu chuẩn thiết kế bê tơng cốt thép TCVN 356- 2005 ; -Chương trình Sap 2000 V14.2.2, Etab V9.7.4, Safe V12.2 Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN Chọn sơ kích thước sàn Tính sơ chiều dày sàn theo công thức: hb = D l m Trong đó: +) m = 30 ÷ 35 với kê bốn cạnh Chọn m= 30m +) l : nhịp (nhịp cạnh ngắn) l = 4,2 m (cạnh ngắn ô sàn lớn sàn tầng điển hình) +) D= 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng  hb= 4,2.1000 = 120(mm) Chọn hb=120 mm 35 (Thỏa mãn > hmin= 70mm theo TCXDVN 356:2005) Chọn sơ kích thước dầm Sơ chọn chiều cao tiết diện dầm theo công thức: hdc = ( 1 ÷ 12 )l 1 1 hdp =  ÷ ÷l  12 16  b = (0,3 - 0,5)h Bảng II Bảng chọn sơ kích thước dầm Tên dầm Loại Chiều dài nhịp dầm l (m) hd (mm) bd (mm) D1 D2 D3 D4 D5 Dầm phụ Dầm Cơng xơn Dầm Dầm 8,4 8,4 1,2 3,3 5,85 700 800 400 300 500 300 300 220 220 220 Xác định sơ kích thước cột -Hình dáng tiết diện cột thường chữ nhật, vng, tròn Cùng gặp cột có tiết diện chữ T, chữ I vòng khun -Việc chọn hình dáng, kích thước tiết diện cột dựa vào yêu cầu kiến trúc, kết cấu thi công Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 -Về kiến trúc, u cầu thẩm mỹ yêu cầu sử dụng không gian Với yêu cầu người thiết kế kiến trúc định hình dáng kích thước tối đa, tối thiểu chấp nhận được, thảo luận với người thiết kế kết cấu để sơ chọn lựa -Về kết cấu, kích thước tiết diện cột cần đảm bảo độ bền độ ổn định -Về thi công, việc chọn kích thước tiết diện cột thuận tiện cho việc làm lắp dựng ván khuôn, việc đặt cốt thép đổ bê tông Theo yêu cầu kích thước tiết diện nên chọn bội số ; 10 cm -Việc chọn kích thước sơ kích thước tiết diện cột theo độ bền theo kinh nghiệm thiết kế công thức gần A0 = kt N Rb Trong : +) Rb - Cường độ tính tốn nén bê tơng +) N - Lực nén, tính tốn công thức sau: N = ms qFs +) Fs - Diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột xét +) ms - Số sàn phía tiết diện xét kể tầng mái +) q - Tải trọng tương đương tính mét vng mặt sàn gồm tải trọng thường xuyên tạm thời sàn, trọng lượng dầm, tường, cột đem tính phân bố sàn Giá trị q lấy theo kinh nghiệm thiết kế -Với nhà có bề dày sàn bé ( 10 ÷ 14cm kể lớp cấu tạo mặt sàn), có tường, kích thước dầm cột thuộc loại bé q = ÷ 1, 4(T / m ) -Với nhà có bề dày sàn nhà trung bình ( 15 ÷ 20cm kể lớp cấu tạo mặt sàn) tường, dầm, cột trung bình lớn q = 1,5 ÷ 1,8(T / m ) -Với nhà có bề dày sàn lớn ( ≥ 25cm ), cột dầm lớn q lên đến 2(T / m ) +) kt - Hệ số xét đến ảnh hưởng khác mômen uốn, hàm lượng cốt thép, độ mảnh cột Xét ảnh hưởng theo phân tích kinh nghiệm người thiết kế, ảnh hưởng mômen lớn, độ mảnh cột lớn lấy kt lớn, vào khoảng 1,3 ÷ 1,5 Khi ảnh hưởng mơmen bé lấy kt = 1,1 ÷ 1, Sàn chọn hb = 120(mm) Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 -Chọn sơ tiết diện cột trục B2 : c b a Hình II Diện truyền tải lên cột trục B2 Xét cột trục B3 có vị trí truyền tải lớn nhất: A0 = kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.8, 4) = = = 9100(cm2 ) Rb Rb 145 Chọn tiết diện cột trục X8 X2 là: 80x70 cm -Chọn sơ tiết diện cột trục A2: c b a Hình II Diện truyền tải lên cột trục A2 Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Diện truyền tải lớn cột là 8,4 x4,2m A0 = kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.4, 2) = = = 4548(cm2 ) Rb Rb 145 Chọn tiết diện cột trục A1 là: 70x60 cm -Chọn sơ tiết diện cột trục B4: Diện truyền tải lớn cột là 8,4 x5,85m A0 = kt N kt ms qFs 1,1.17.1000.(8, 4.5,85) = = = 66337(cm ) Rb Rb 145 c b a Hình II Diện truyền tải lên cột trục B4 Chọn tiết diện cột trục B4 B3 là: 70x70 cm Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Các lớp tạo thành Hệ số vượt tải g (KN/m2) 1,1 0,6 1,3 0,48 1,2 1,5 1,1 1,3 2,2 0,351 - Lát ( b + h) × δ × 25 = (0,165+ 0,25) × 0,02× 25 b2 + h2 0,1652 + 0,252 - Vữa lót: ( b + h) × δ × 18 = (0,165+ 0,25) × 0,015× 18 b2 + h2 0,1652 + 0,252 - Bậc gạch: b× h× 18 (0,165× 0,25) × 18 = 2 2× b + h 2× 0,1652 + 0,252 - Bản BTCT: Chọn dày (cm): 0,08 × 25 - Trát : 0,015 × 18 = 0,27 - Lan can tay vịn: 0,4 = 0,333 1,2 Tổng 0,333 5,5 4.1.2.2 Hoạt tải: p = ptc n = x 1,2 = 3,6 (kN/cm2) Tổng tải trọng tác dụng lên m bề rộng thang là: qtt = g + p = 5,5 + 3,6 = 9,1 (KN/m) Vậy tải trọng vng góc với thang gây uốn là: qtt= qtt cosα = 9,1 0,89 = (KN/m) 4.1.3 Nội lực l 3, = = 2, > → Bản làm việc phương Cắt dải rộng m l1 1, theo phương cạnh ngắn để tính - Bản thang có - Nội lực bảng theo sơ đồ tính đầu khớp là: Trang 103 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 4.1.4 Tính thép Giả thiết a = 2cm : h0 = – = (cm) - Tính thép chịu momen dương M= 2,25 (kN.m) M 2, 25.106 αm = = = 0,0287 < α R = 0, 427 R b b.h 02 14,5.1500.60 ζ =0,5 1 + - 2.α m  = 0,5× 1 + - 2× 0,0287 = 0,826     M 2, 25 × 106 = = 201,7mm = 2,01cm ⇒A = ζ.R S h o 0,826 × 225 × 60 S Chọn cốt thép: φ6a130 có AS = 2,17 cm2 H s = AS 2,25 ì 100% = × 100%=0,25% > µmin =0,05% 150× ho 150× - Tính thép cấu tạo +) Thép cấu tạo chịu Momen âm: +) Vùng đầu gối thực tế chịu momen âm tính tốn bỏ qua cần đặt cốt thép chịu momen âm để tránh cho vết nứt momen âm gây tăng độ cứng tổng thể cho cầu thang +) Chọn cốt thép theo cấu tạo, khơng 5φ6 mét khơng 50% cốt thép chịu lực tính tốn nhịp Chọn φ6a200 có AS = 1,41 cm2 +) Đoạn thẳng từ mút cốt thép đến mép tường mút cốt thép đến mép dầm chiếu nghỉ dầm chiếu tới l1/4= 1,5¼ = 0,375 (m) Chọn 400 (mm) -Thép phân bố: +) Ở phía trên, cốt thép phân bố đặt vng góc với cốt thép chịu momen âm Chọn 5φ6 +) Ở phía dưới, cốt thép phân bố đặt vng góc với cốt thép chịu momen dương Diện tích cốt thép khơng 20%As Chọn φ6a250 Trang 104 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 4.2 Tính chiếu nghỉ 4.2.1 Sơ đồ tính Quan niệm tính chiếu nghỉ liên kết khớp với dầm chiếu nghỉ, vách tường 4.2.2 Tải trọng 4.2.2.1 Tĩnh tải: Bảng VI Tĩnh tải lớp cấu tạo chiếu nghỉ Hệ số vượt tải γ (kN/m3) g (KN/m2) 25 0.55 18 0.351 Các lớp tạo thành Chiều dày (mm) Granito 20 Vữa lót 15 Bản BTCT 80 1.1 25 Lớp trát 15 1.3 18 1,1 1,3 Tổng 2.2 0.351 3.5 4.2.3 Hoạt tải: p = p n = x 1,2 = 3,6 (kN/cm2) Tổng tải trọng tác dụng lên m bề rộng thang là: q = g + p = 3,5 + 3,6 = 7,1 (KN/m) 4.2.4 Nội lực - Bản thang có l 3, = = 1, 47 < → Bản làm việc phương l1 2, 38 - Thiên an tồn tính tốn theo sơ đồ đàn hồi Sơ đồ tính liên kết đầu khớp - Tra hệ số đàn hồi ứng với sơ đồ đầu khớp: α1= 0,0477; α2= 0,0220 - Ta được: Momen nhịp theo phương cạnh ngắn: M1= α1qlt1lt2= 0,0477.7,1.3,5.2,38= 2,7 (kN.m) Momen nhịp theo phương cạnh dài: M2 = α2qlt1lt2= 0,0220.7,1.3,5.2,38= 1,2 (kN.m) 4.2.5 Tính thép - Tính thép theo phương cạnh ngắn Giả thiết a = 2cm : h0 = – = (cm) αm = M 2,7.106 , = = 0,051 < α R = 0, 427 R b b.h 02 14,5.1000.602 Trang 105 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 ζ =0,5 1 + - 2.α m  = 0,5× 1 + - 2× 0,051 = 0,97     M 2,7 × 106 = = 2,06cm  AS = ζ.R S h o 0,97 ì 225 ì 60 H s = AS 2,06 ì 100% = ì 100%=0,34% > àmin =0,05% 100ì ho 100× 6,0 Chọn cốt thép: φ6a130 có AS = 2,17 cm2 Chọn lớp bảo vệ c=15mm tính h0= 62 (mm) lớn giá trị giả thiết - Tính thép theo phương cạnh dài Giả thiết a = c + φ1 + 0,5φ2 Giả sử: φ2= (mm); a= 15+6+0,5.6=24 (mm) => h0 = – 2,4 = 5,6 (cm) αm = M 1, 2.106 = = 0,023 < α R = 0, 427 R b2 b.h 02 14,5.1000.602, ζ =0,5 1 + - 2.α m  = 0,5× 1 + - 2× 0,023 = 0,99 M 1, × 106 = = 0,768cm  AS = ζ.R S h o 0,99 × 225 × 60 Chọn cốt thép: φ6a200 có AS = 1,41 cm2 Chọn lớp bảo vệ c=15mm tính h0= 56 (mm) giá trị giả thiết - Tính thép cấu tạo +) Đặt thép cấu tạo chịu Momen âm dọc theo cạnh Chọn cốt thép theo cấu tạo, khơng 5φ6 mét khơng 50% cốt thép chịu lực tính tốn nhịp Chọn φ6a200 có AS = 1,41 cm2 +) Chiều dài thép tính từ mép liên kết lấy 600 mm lớn ¼ nhịp tính tốn ( 1/4x2,38=595 mm) +) Cốt thép phân bố để liên kết thép mũ chọn φ6a200 Trang 106 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 4.3 Tính cốn thang 4.3.1 Sơ đồ tính Coi cốn thang dầm đơn giản kê lên dầm chiếu tới dầm chiếu nghỉ chịu tải trọng phân bố 4.3.2 Tải trọng lên cốn thang -Tải trọng thang truyền vào: Do thang làm việc phương nên tải trọng từ thang truyền vào cốn là: q1= 0,5.qb.lb = 0,5 7,1.1,5 = 5,3 (KN/m) b -Tải trọng tay vịn cầu thang: q2 = 0,4.1,2= 0,48 (KN/m) h -Trọng lượng thân cốn thang: b g1= n.γ b.h=1,1.25.0,1.0,3= 0,825 (KN/m) -Trọng lượng phần vữa trát: g2= n.γ δ.(b+h-hb) =1,3.18.0,015.(0,1+2.0,3-0.08) = 0,218 (KN/m) Suy ra: -Tải trọng tác dụng lên m cốn thang là: q = q1 + q2 + g1 + g2 = 5,3 +0,48 + 0,825 + 0,218 = 6,8 (KN/m) -Tải trọng tác dụng lên thang theo phương vng góc thang là: q’= q.cos33o = 6,8.cos27o=6,1(KN/m) 4.3.3 Nội lực cốn thang Nội lực : M max = q 'l2 6,1.3,9 = = 11,6 (kN.m) 8 Q max = q 'l 6,1.3,9 = = 11,9 (kN) 2 qc qc* lc α os c / =l x lc q* c x lc q* c Trang 107 h TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 4.3.4 Tính thép 4.3.4.1 Tính cốt thép dọc Giả thiết a = 4,0cm : h0 = 30 – = 26 cm αm = M 11,6.106 = = 0,11 < α R = 0, 427 R b b.h 02 14,5.100.2702 ⇒ ζ =0,5 1 + - 2.α m  = 0,5× 1 + - 2× 0,11 = 0,94 M 11, × 106 = =1,6 cm  AS = ζ.R S h o 0,94 × 280 ì 270 H s = AS 1,6 ì 100% = ì 100%=0,59% > àmin =0,05% bì ho 10ì 27 Chọn cốt thép: 1φ16 có AS = 2,01 cm2 Chọn thép chịu mômen âm theo cấu tạo 1φ10 4.3.4.2 Tính tốn cốt đai - Căn vào vật liệu chọn B25; R b=14,5 MPa, Rbt= 1,05 MPa Cốt đai nhóm CI có Rsw = 175 Mpa -Kiểm tra điều kiện ứng suất nén chính: Q max < 0,3.φw1.φb1.R b b.h Căn theo yêu cầu cấu tạo chọn cốt đai Φ6 (vì h < 800mm) có a sw = 28,3 mm2, nhánh (vì b = 100 mm) => nw = φw1 = + 5.α.µ w Với α = A E s 21.104 1.0, 283 = = 7; µ w = s w = = 0,0019 E b 30.10 b.S 10.15 ϕw1 = + 5.7.0,0019 = 1,0665 < 1,3 φb1 = − β.R b = − 0,01.14,5 = 0,855 ⇒ 0,3.1,0665.0,855.14,5.103.0,1.0, 26 = 103,13kN > Q max = 11,6kN Vậy điều kiện ứng suất nén thoả mãn thoả mãn -Kiểm tra điều kiện tính tốn: Q bmax = 0, 75.R bt b.h = 0, 75.1, 05.10 3.0,1.0, 260 = 20, 475 ( kN ) > Q max = 11, kN ⇒Riêng bêtông đủ khả chịu cắt, cần đặt cốt đai cấu tạo Xác định bước đai cấu tạo SCT : Đối với đoạn đầu dầm, với dầm chịu tải phân bố ad = Chọn αd = 0,9m Trang 108 l 3,9 = = 0,975m 4 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 h  ,150 ÷ = 150 mm 2  h = 30cm ⇒ SC T =  Đối với đoạn lại:  3h  SC T =  ;500 ÷ = 225 mm   Xác định bước đai lớn Smax : Smax i = 1,5.R b t bh 02 Q max i = 1,5.1,05.103.0,1.0, 26 = 1,56 ( m ) 6,8 => Chọn đai ϕ6 n2, a s w = 0, 283 cm2 , S = ( SC T ,Smax ) = 200 mm Trang 109 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 4.4 Tính dầm chiếu nghỉ 1: Tiết diện 20x30cm 4.4.1 Sơ đồ tính: P P 1500 500 1500 3500 Qmax Mmax Hình VI Sơ đồ tính dầm chiếu nghỉ 4.4.2 Tải trọng -Do chiếu nghỉ truyền vào: Bản chiếu nghỉ làm việc phương nên tải trọng từ chiếu nghỉ truyền vào dầm chiếu nghỉ dạng hình thang q d = q.l1 = 7,1.1,3 = 9, 23 (kN/m) Vớ tải hình thang: q 'd = (1 − 2.β2 + β3 ).q d = (1 − 2.0,37 + 0,373 ).9, 23 = 7,17(kN / m) Với β = 2,38 l1 = = 0,37 2l 2.3,50 -Do trọng lượng thân dầm: b × h × 25 × 1.1 = 0,2 × 0,3 × 25 × 1,1= 1,65 (kN/m) -Do trọng lượng lớp trát: ((h- hs) +b)x2 × 0.015 × 18 × 1.3 = ((0,25- 0,08)+0,2) × × 0,015 × 18 × 1,3 = 0,26(kN/m) => q =7,17 + 1,375 + 0,26 =8,8(kN/m) - P : Lực tập trung cốn truyền vào: P= Qc 7,1.3,9 = = 16,7(kN) cos α 2.0,83 4.4.3 Nội lực: M= q × l2 8,8 × 3,9 + Px = + 16,7 × 1,5 = 41,78(kN.m) 8 Q= q×l 8,8 × 3,9 +P= + 16,7 = 33,86(kN) 2 Trang 110 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 4.4.4 Tính thép: 4.4.4.1 Tính cốt dọc: Dùng thép CII có Rs = 280 MPa Chọn lớp bảo vệ : a = (cm) ⇒ ho = h – a = 30 – = 26 (cm) M1 41,78× 106 = =0,213< αR = 0,427 αm= R b × b× ho2 14,5× 200× 2602 ⇒ ζ =0,5.1 + - 2.α m  = 0,5× 1 + - 2× 0,213 = 0,875 ⇒ AS = M9 42,62× 106 = =617 mm2 = 6,17cm2 ζ.RS.ho 0,875× 280× 260 Hệ s = AS 6,17 ì 100% = ì 100%=1,2% > =0,05% bì ho 20ì 26 Chn thộp 2φ20, có As = 6,28 (cm2) Thép cấu tạo chọn 2φ14 có As = 3,08 cm2 4.4.4.2 Tính cốt đai: Kiểm tra điều kiện tính tốn: Q b max = 0,75.R bt b.h = 0,75.1,05.103.0, 2.0, 21 = 33,075 ( kN ) > Qmax = 33,86kN ⇒ Riêng bêtông đủ khả chịu cắt, cần đặt cốt đai cấu tạo Chiều cao tiết diện dầm h = 30 cm < 45 cm chọn đai φ6 diện tích tiết diện ngang lớp cốt đai Asw = 2.0,283 = 0,566 cm2 a/ Xác định bước đai cấu tạo (SCT) : Đối với đoạn đầu dầm (ký hiệu ad) có ad = SCT = min( l : h 30 15 cm) = ( 15 cm) = 125 cm 2 Đối với đoạn dầm lại:SCT =min( 3 h 50 cm) =( 30và50cm)=22,25 cm 4 b/ xác định bước đai lớn (Smax) : cấu kiện chịu uốn sử dụng bê tông nặng Smax = 1,5R btbh02 Qmax Lực cắt lớn dầm: Qd = 33,86 kN = 33860N Smax 1,5× 1,05× 200× 2602 = = 628mm = 62,8cm 33860 Trang 111 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 + Kiểm tra điều kiện hạn chế : Tiến hành kiểm tra điều kiện hạn chế tiết diện có lực cắt lớn Q max < 0,3.φw1.φb1.R b b.h Trong đó: φw1 = + 5.α.µ w α= Với A E s 21.10 1.0,566 = = 7; µ w = s w = = 0,0037 E b 30.10 b.S 10.15 ϕw1 = + 5.7.0,0037 = 1,1295 < 1,3 φb1 = − β.R b = − 0,01.14,5 = 0,855 ⇒ 0,3.1,1295.0,855.14,5.103.0, 2.0,21 = 176,4kN > Q max = 33,86kN Điều kiện hạn chế thoả mãn với tiết diện có lực cắt lớn nhất, tức thoả mãn với toàn dầm + S = (Smax, SCT ) =( 65,7 cm ;150 cm ) = 150 cm Vậy : Đối với đoạn đầu dầm chọn đai φ6a150 Đối với đoạn dầm chọn đai φ6a200 Tính cốt treo : - Tại vị trí cốn kê lên dầm chiếu nghỉ cần có cốt treo để gia cố cho dầm chiếu nghỉ Lực tập trung cốn truyền vào dầm chiếu nghỉ phản lực gối cốn: - Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: P = 16,7 kN Ta có b = 200mm ,h = 300mm, hs = 80mm, ho = 260mm hs = 260- 80 = 180 mm St = b + 2hs = 200 + 2.180 = 560mm Dùng cốt treo kiểu cốt đai, thép CI; Rsw = 175 MPa ∑A sw  h  P s ữ 16,7 ì 180 ÷ h0   260  = 29, 2mm =  = R sw 175 - Cốt treo đặt dạng cốt đai, diện tích cần thiết: - Dùng đai φ6, nhánh số lượng đai cần thiết: n= 0,292 = 0,5 đai 2.0,283 - Vậy ta bố trí đai theo cấu tạo bên mép cốn 1φ6 Trang 112 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 PHẦN 2: KẾT CẤU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU .2 Phương án sàn: 1.1 Phương án sàn sườn toàn khối: 1.2 Phương án sàn ô cờ .2 1.3 Phương án sàn không dầm (sàn nấm) 1.4 Phương án sàn ứng lực trước .2 1.5 Kết luận Hệ kết cấu chịu lực 2.1 Hệ kết cấu vách cứng lõi cứng .3 2.2 Hệ kết cấu khung vách cứng 2.3 Hệ kết cấu khung chịu lực 3 Phương pháp tính tốn hệ kết cấu 3.1 Lựa chọn sơ đồ tính .4 3.2 Tải trọng: .4 3.3 Nội lực chuyển vị 3.4 Tổ hợp nội lực tính tốn cốt thép Vật liệu sử dụng cho cơng trình 5 Các tài liệu ,tiêu chuẩn sử dụng tính tốn kết cấu XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN Chọn sơ kích thước sàn Chọn sơ kích thước dầm Xác định sơ kích thước cột .6 TÍNH ĐỘNG ĐẤT & GIĨ ĐỘNG 10 I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 10 II TÍNH TẢI TRỌNG GIĨ 10 Tải trọng gió tĩnh: 10 Tải trọng gió động 11 2.1 Lý thuyết tính tốn .11 2.2 Số liệu tính tốn: .12 Tính tốn gió động theo phương X 13 Tính tốn gió động theo phương Y: 15 4.1 Tính tốn gió động theo phương Y ứng với dạng dao động 1: 15 4.2 Tính tốn gió động theo phương Y ứng với dạng dao động 2: 17 Trang 70 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHĨA 2009-2014 III TÍNH ĐỘNG ĐẤT 18 Các phương pháp xác định tải động đất 18 1.1 Phương pháp “Phân tích tĩnh lực ngang tương đương” 18 1.1.1 Điều kiện áp dụng 18 1.1.2 Xác định lực cắt đáy .18 1.1.3 Phân bố lực động đất theo phương ngang: 19 1.2 Phương pháp “ Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động” .19 1.2.1 Điều kiện áp dụng 19 1.2.2 Số dạng dao động cần xét đến phương pháp phổ phản ứng .19 Các bước tính tốn .19 Tính động đất phương pháp “ Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động” 21 3.1 Tra tham số tính động đất 21 3.2 Tính động đất theo phương X 22 3.2.1 Dạng 1: (Mode2) 22 3.2.2 Dạng 2: (Mode6) 24 3.2.3 Dạng 3: (Mode12) 25 3.3 Tính động đất theo phương Y 26 3.3.1 Dạng (Mode1) .26 3.3.2 Dạng (Mode4) .27 3.3.3 Dạng (Mode7) .28 TÍNH KHUNG TRỤC Y3 28 Tính tốn cốt thép cho dầm khung trục Y3 .29 1.1 Phần tử dầm B24 – Story1 29 1.2 Tính toán cốt thép dọc phần tử dầm B24-Story1 30 1.2.1 Tiết diện chịu Momen âm 30 1.2.2 Tiết diện chịu momen dương 31 1.3 Bố trí cốt thép dọc cho khung trục G 31 1.4 Tính cốt thép ngang cho phần tử dầm B31- T1 39 Tính tốn cốt thép cho khung trục G 41 2.1 Lý thuyết tính tốn .41 2.2 Cặp nội lực tính tốn cột 43 2.3 Tính tốn cột phần tử C7 tầng T1 .52 2.3.1 Tính tốn cốt thép dọc 52 2.3.2 Cốt đai cột .60 Trang 71 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Cấu tạo kháng chấn cho khung trục G: .61 3.1 Tầm quan trọng cấu tạo kháng chấn 61 3.2 Cấu tạo kháng chấn 61 3.2.1 Yêu cầu vật liệu: 61 3.2.2 Cấu tạo cột 61 3.2.3 Cấu tạo dầm 62 TÍNH TỐN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH : TẦNG 64 Quan niệm tính tốn sàn .64 1.1 Liên kết sàn với dầm: 64 1.2 Sự làm việc ô bản: 64 Phân chia ô sàn .65 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn 66 3.1 Tĩnh tải 66 3.2 Hoạt tải 66 Tính tốn thép sàn tầng điển hình 67 4.1 Sơ đồ tính tốn nội lực sàn 67 4.2 Tính tốn sàn loại kê cạnh( Ơ 7) 67 4.2.1 Sơ đồ tính 68 4.2.2 Xác định nội lực .68 4.2.2.1 Mô men dương: 68 4.2.2.2 Với mô men âm: 68 4.2.3 Tính tốn cốt thép 68 4.2.3.1 Cốt chịu Mô men dương 69 a) Theo phương cạnh ngắn : M1 = 1,68 kN.m 69 b) Theo phương cạnh dài : .69 4.2.3.2 Cốt chịu Mô men âm 70 a) Theo phương cạnh ngắn 70 b) Cốt chịu Mô men âm theo phương cạnh dài .70 4.3 Tính tốn sàn loại dầm ( Ô1) 70 4.3.1 Sơ đồ tính 70 4.3.2 Tính tốn cốt thép cho sàn 71 4.3.2.1 Tính tốn cốt thép chịu mơmen âm: .71 4.3.2.2 Tính tốn cốt thép chịu mômen dương: 72 TÍNH CẦU THANG BỘ 101 Cấu tạo kiến trúc cầu thang 101 Trang 72 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 Lựa chọn giải pháp kết cấu cầu thang : 101 2.1 Cầu thang có cốn thang : 101 2.2 Cầu thang khơng có cốn thang : .101 Sơ chọn kích thước tiết diện phận thang vật liệu .101 3.1 Vật liệu 101 3.2 Kích thước tiết diện 102 3.2.1 Bản thang 102 3.2.2 Dầm chiếu nghỉ 102 3.2.3 Dầm chiếu tới .102 3.2.4 Dầm cốn thang .102 Tính tốn phận thang 102 4.1 Tính thang 102 4.1.1 Sơ đồ tính 102 4.1.2 Tải trọng .102 4.1.2.1 Tĩnh tải 102 4.1.2.2 Hoạt tải: .103 4.1.3 Nội lực 103 4.1.4 Tính thép .104 4.2 Tính chiếu nghỉ 105 4.2.1 Sơ đồ tính 105 4.2.2 Tải trọng .105 4.2.2.1 Tĩnh tải: 105 4.2.3 Hoạt tải: 105 4.2.4 Nội lực 105 4.2.5 Tính thép .105 4.3 Tính cốn thang 107 4.3.1 Sơ đồ tính 107 4.3.2 Tải trọng lên cốn thang 107 4.3.3 Nội lực cốn thang 107 4.3.4 Tính thép .108 4.3.4.1 Tính cốt thép dọc 108 4.3.4.2 Tính toán cốt đai 108 4.4 Tính dầm chiếu nghỉ 1: 110 4.4.1 Sơ đồ tính: .110 4.4.2 Tải trọng .110 Trang 73 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HN KHOA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG DD&CN KHÓA 2009-2014 4.4.3 Nội lực: 110 4.4.4 Tính thép: 111 4.4.4.1 Tính cốt dọc: 111 4.4.4.2 Tính cốt đai: 111 CHƯƠNG VII Error: Reference source not found TÍNH VÁCH Error: Reference source not found Lý thuyết tính tốn vách 113 Các phương pháp tính vách 114 Lựa chọn phương pháp tính tốn 116 Tính vách P1 117 Kết cốt thép dọc vách lại 123 Trang 74