Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là môn học đánh dấu sự kết thúc của một quá trình học tập và nghiên
cứu của sinh viên tại giảng đường đại học. Đây cũng là môn học nhằm giúp cho sinh viên tổng
hợp tất cả các kiến thức đã tiếp thu được trong quá trình học tập và đem áp dụng vào thiết kế
công trình thực tế. Hơn nữa, luận văn tốt nghiệp cũng được xem như là một công trình đầu tay
của sinh viên ngành Xây Dựng, giúp cho sinh viên làm quen với công tác thiết kế một công
trình thực tế từ các lý thuyết tính toán đã được học trước đây.
Với tấm lòng biết ơn và trân trọng nhất, em xin cảm ơn các thầy cô khoa Xây Dựng và
Điện – Trường Đại Học Mở TP.HCM đã chỉ dạy em những kiến thức chuyên môn và kinh
nghiệm thực tế cần thiết phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn cũng như quá trình làm việc
sau này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Trọng Nghĩa và thầy Lương Văn Hải đã
hướng dẫn chỉ bảo tận tình những kiến thức chuyên môn hết sức mới mẻ và bổ ích giúp em
hoàn thành luận văn đúng thời hạn và hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian làm luận văn tương đối ngắn, kiến
thức còn hạn chế, kiến thức thực tế công trường không nhiều cho nên luận văn của em không
tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô chỉ dẫn thêm.
Để trở thành người kỹ sư thực thụ, em còn phải cố gắng học hỏi nhiều hơn nữa. Kính
mong thầy cô chỉ bảo những khiếm khuyết, sai sót để em có thể hoàn thiện hơn kiến thức của
mình. Em xin chân thành cảm ơn.
Cuối cùng, em xin cảm ơn Gia đình và những người thân đã tạo điều kiện tốt nhất và là
chỗ dựa tinh thần vững chắc cho em trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu, thực hiện và
hoàn tất luận văn này.
Trân trọng ghi ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 02 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Trường
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV : 20761305
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành xây dựng
GVHD:TS. Lê Trọng Nghĩa
Cùng với xu thế hội nhập,ngày nay nền kinh tế Việt Nam ngày càng phát triển và đã thu
hút nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước.Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa
hiện đại hóa,việc phát triển cơ sở hạ tầng,nhà máy,xí nghiệp,điện,đường,trường,...là một
phần tất yếu nhằm mục đích xây dựng đất nước ta ngày càng phát triển hơn,có cơ sở hạ
tầng vững chắc,tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nước.Từ lâu ngành xây dựng đã góp
phần quan trọng trong đời sống chúng ta,từ việc mang lại mái ấm cho từng gia đình đến
việc xây dựng bộ mặt của đất nước.
Ngành xây dựng đã chứng tỏ được sự cần thiết của mình.Trong xu thế hiện nay,hoạt động
xây dựng đang diễn ra với tốc độ khẩn trương,ngày càng rộng khắp với quy mô xây dựng
ngày càng lớn đã cho thấy sự lớn mạnh của ngành xây dựng nước ta.
Có được cơ hội ngồi trên ghế giảng đường đại học, được thầy cô truyền đạt những kiến
thức chuyên ngành về xây dựng,tuy khó nhưng lại hết sức thú vị và hết sức bổ ích để giúp
bản thân ngày càng hoàn thiện và thêm yêu ngành xây dựng mà mình theo học.Đồ Án Tốt
Nghiệp này như một bài tổng kết quá trình học tập của sinh viên trong suốt qua trình học
tập,nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp những kiến thức đã học vào thực tế và trang bị cho
em những kiến thức để em vững bước vào cuộc sống và có đủ năng lực để có thể đảm
trách tốt công việc của mình,góp phần tích cực vào sự phát triển của đất nước.
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV:20761305
MỤC LỤC
CHƯƠNG: 1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC CHO CÔNG TRÌNH
TRÌNH
....................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.1Những đặc điểm cơ bản của nhà cao tầng ...................... Error! Bookmark not defined.
1.2Hệ chịu lực nhà cao tầng ................................................ Error! Bookmark not defined.
1.2.1Hệ chịu lực................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2Hệ khung kết hợp tường chịu lực ................................ Error! Bookmark not defined.
1.3 So sánh và lựa chọn phương án kết cấu ........................ Error! Bookmark not defined.
1.4 Kết luận ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG: 2 KẾT CẤU SÀN ĐIỂN HÌNH ..................... Error! Bookmark not defined.
2.1 GIỚI THIÊU CHUNG .................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN ....................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1Chọn sơ bộ tiết diện sàn .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm ............................................ Error! Bookmark not defined.
2.3 MẶT BẰNG SÀN ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Mặt bằng sàn............................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4 Tải trọng tác tác dụng .................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.1Tĩnh tải......................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.2Hoạt tải ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.5 XÁC ĐỊNH NỘI CÁC Ô SÀN ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.1Sơ đồ tính..................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.2 Nội lực bản làm việc một phương .............................. Error! Bookmark not defined.
2.5.3Nội lực bản làm việc 2 phương ................................... Error! Bookmark not defined.
2.6 TÍNH VÀ BỐ TRÍ THÉP CÁC Ô SÀN ........................ Error! Bookmark not defined.
2.6.1Chọn vật liêu................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.6.2Tính diện tính toán....................................................... Error! Bookmark not defined.
2.6.3Kết quả tính toán các ô sàn .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.6.4Kiểm tra độ võng các ô sàn ......................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG: 3 TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ ĐIỂN HÌNHError! Bookmark not defined.
3.1 KIẾN TRÚC CÀU THANG ......................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1Xác định tải trọng ........................................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Lựa chọn các kích thướt cầu thang ............................. Error! Bookmark not defined.
3.2 Tính toán bản thang và bản chiếu nghỉ .......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1Tải trọng tác dụng lên bản thang ................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.2Tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ ......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.3Xác định nội lực .......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.4Tính toán cốt thép ........................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3 Tính toán dầm chiếu nghỉ 2 ........................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1Tải trọng tác dụng lên dầm .......................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2Xác định nội lực .......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.3Tính toán cốt thép ........................................................ Error! Bookmark not defined.
3.4 Tính toán dầm chiếu nghỉ 1 ........................................... Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Tải trọng tác dụng lên dầm ......................................... Error! Bookmark not defined.
3.4.2 Xác định nội lực ......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4.3 Tính toán cốt thép ....................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG: 4 TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC C ................ Error! Bookmark not defined.
4.1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC, CHỌN VẬT LIỆU ..... Error! Bookmark not defined.
4.1.1 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện ............. Error! Bookmark not defined.
4.1.2 Chọn sơ bộ tiết diện vách cứng .................................. Error! Bookmark not defined.
4.1.3 Chọn vật liệu sử dụng ................................................. Error! Bookmark not defined.
4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG ................ Error! Bookmark not defined.
4.3 TẢI TRỌNG NGANG .................................................. Error! Bookmark not defined.
4.4 TỔ HỢP TẢI TRỌNG ................................................. Error! Bookmark not defined.
4.5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NỘI LỰC .............................. Error! Bookmark not defined.
4.6 TÍNH TOÁN CỐT THÉP ............................................. Error! Bookmark not defined.
4.6.1Thép dầm ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.6.2 Thép cột ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.6.2.1 Tổ hợp nội lực tính toán thép cột............................. Error! Bookmark not defined.
4.6.2.2 Tính toán cốt dọc ..................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG: 5 THIẾT KẾ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH Error! Bookmark not defined.
5.1. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI .................. Error! Bookmark not defined.
5.1.1 Móng M1: .................................................................. Error! Bookmark not defined.
5.1.2 Móng M2
128
5.1.3 Móng M3
134
Phương án 2: Thiết kế móng cọc ép. ................................... Error! Bookmark not defined.
5.2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ....... Error! Bookmark not defined.
5.2.1 Dữ liệu tính toán ......................................................... Error! Bookmark not defined.
5.2.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : .................... Error! Bookmark not defined.
5.2.3Thiết kế móng M1 ....................................................... Error! Bookmark not defined.
5.2.3 Thiết kế móng M2 ...................................................... Error! Bookmark not defined.
5.2.4 Thiết kế móng M3 ...................................................... Error! Bookmark not defined.
5.3 THIẾT KẾ MÓNG CỌC BARÉT ............................................................................. 168
5.3.1 Các thông số chung
168
5.3.2 Đặc trưng vật liệu ..................................................................................................... 169
5.3.4 Mặt bằng bố trí móng ............................................................................................... 169
5.3.4 Sức chịu tải vật liệu .................................................................................................. 169
5.3.5 Sức chịu tải của cọc theo đất nền ............................................................................. 170
5.3.6 Thiết kế móng M1 ................................................................................................... 173
5.3.7 Thiết kế móng M2 .................................................................................................... 201
5.3.8 Thiết kế móng M3 .................................................................................................... 207
CHƯƠNG 6: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG .................................... 212
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
CHƯƠNG: 1
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC CHO CÔNG
TRÌNH TRÌNH
1.1 Những đặc điểm cơ bản của nhà cao tầng
Ủy ban nhà cao tầng quốc tế đưa ra định nghĩa nhà cao tầng như sau:” Ngôi nhà
mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kê,thi công hoặc sử dụng khác
với các ngôi nhà thông thường thì được gọi là nhà cao tầng”
Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng nhiều,độ cao lớn , trọng lượng nặng .
Với những công trình nhà cao tầng chịu tác dụng rất lớn của trọng lực bản thân và hoạt tải
sử dụng , trong khi mặt bằng lại nhỏ hẹp , điều này dẫn đến các giải pháp về nền móng cho
cao tầng là vấn đề được quan tâm hàng đầu . Ở dây tùy thuộc vào môi trường xung quanh ,
địa thế xây dựng, tính kinh tế…mà lựa chọn một phương án thích hợp nhất . Nhất là ở
những vùng đất yếu như ở Việt Nam thường dung các giải pháp mống sâu để chịu tải tốt
nhất , cụ thể ở đây là móng cọc . Thiết kế và thi công móng cọc là một việc cự kỳ quan
trọng đối với bản than nhà cao tầng và môi trường xung quanh , giá thành và thời hạn thi
công cũng ảnh hưởng lớn đối với tổng giá thành và tổng thời gian thi công nhà cao tầng .
Vì là nhà cao tầng nên có tổng chiều cao công trình rất lớn , như vậy công trình chịu
ảnh hưởng nhiều của gió và tác động của động đất . Với những công trình có chiều cao trên
40m thì phải tính đến gió động và cần để ý đến các biện pháp kháng chấn một khi chịu tác
động của động đất . Việc chọn kích thước hình học của ngôi nhà (H ,B và L) là quan trọng
cần được xem xét và nghiên cứu một cách nghiêm túc nhằm có thể chịu tải gió và khả năng
kháng chấn là tốt nhất . Điều này cũng góp phần lớn vào tính ổn định , chống lật và độ bền
của công trình xây dựng .
Nhằm tao cảm giác an toàn , sự quan tâm cho người sử dụng công trình thì dao động
của công trình là một vấn đề cần quan tâm đến . Sự phân bố cứng dọc theo chiều cao ngôi
nhà có ảnh hưởng lớn đến dao động riêng của công trình . Các dao động của công trình
phải nằm trong khoảng cho phép , chấp nhận được và nó cũng trực tiếp đến việc xác định
tải trọng ngang (do gió và động đất ) cũng như nội lực và chuyển vị của công trình .
Vì là nhà cao tầng hướng thi công chủ yếu theo chiều cao , điều kiện thi công phức
tạp nên khi thiết kế biện pháp thi công phải tính toán kỹ , quá trình thi công phải nghiêm
ngặt , đảm bảo được độ chính xác cao , đặc biệt quan tâm đến sức khỏe tâm lý , môi
trường, bảo hộ lao động , chiếu sang , thong gió , thoát nước , hướng giao thông ngang và
đứng hợp lý trong giai đoạn thi công công trình và khi đi vào sử dụng cho cả người lao
động thành thạo và người sử dụng công trình .
Như vậy , khi tính toán và thiết kế công trình , đặc biệt là công trình nhà cao tầng thì
việc phân tích lựa chọn kết cấu hợp lý cho công trình đóng vai trò vô cùng quan trọng , nó
không những ảnh hưởng đến độ bền , độ ổn định của công trình , mà còn quyết định đến
giá thành công trình .
1.2 Hệ chịu lực nhà cao tầng
Chung cư Hưng Long có tổng chiều cao là 53.8m (so với mặt biển) ,gồm 17 tầng .Theo
phân loại nhà cao tầng của Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế thì công trình này thuộc loại nhà
cao tầng loại II . Việc lựa chọn hệ chịu lực hợp lý cho công trình là điều rất quan trọng .
Dưới đây ta xem xét một số hệ chịu lực thường dùng cho nhà cao tầng sau đây.
-
1.2.1 Hệ chịu lực
Hệ khung chịu lực bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chịu tải trọng đứng vừa chịu tải
trọng ngang . Cột và dầm trong khung liên kết với nhau tại các nút khung , quan niệm là
nút cứng . Hệ kết cấu khung được sử 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 . Khi chịu
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
tải trọng ngang , chuyển vị ngang của công trình tương đối lớn . Yếu điểm của kết cấu
khung là khả năng chịu cắt theo phương ngang kém .
Các hệ kết cấu tường chịu lực trong nhà cao tầng thường được tổ hợp của các tường
phẳng . Các tường phẳng có thể được bố trí theo các phương khác nhau . Trong các
ngôi nhà hình chữ nhật , các tường phẳng được bố trí theo phương ngang nhà gọi là
tường ngang , theo phương dọc gọi là tường dọc . Trong nhà cao tầng tải trong ngang
tác dụng rất lớn , nêu kết cấu chịu lực chính của công trình là tường chịu lực thì việc
thiết kế tường chịu lực phải bao gồm cả tải trọng ngang và tải trọng đứng . Nếu dùng
toàn bộ tường để chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng thì tồn tại những mặt hạn chế
sau:
- Hao tốn vật liệu.
- Độ cứng công trình quá lớn , không cần thiết.
- Khó thay đổi công năng sử dụng khi cần thiết .
- Tiết diện lớn, thô , không có tính thẩm mỹ .
-
1.2.2 Hệ khung kết hợp tường chịu lực
Đây là hệ kết cấu tổng hợp gồm khung và tường chịu lực . Hai loại kết cấu này liên
kết với nhau thông qua các dầm và sàn chịu cứng tạo thành một hệ kết cấu không gian
cùng chịu lực .
Sơ đồ giằng
Trong sơ đồ này khung chỉ chịu được tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích
truyền tải đến nó , còn tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do tường chịu lực
.S
gi ng- khung
Trong sơ đồ này khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang với tường .
Sàn cứng là một trong những kết cấu truyền lực quan trọng trong nhà cao tầng kiểu khung
giằng . Để đảm bảo ổn định tổng thể của hệ thống cột , khung và truyền tải được các tải
trọng ngang khác nhau sang hệ vách cứng , sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt
phẳng nằm ngang . Sàn cứng chịu tải trọng tác động ngang do gió truyền từ tường ngoài
vào sàn rồi truyền sang hệ vách cứng , lõi cứng và truyền xuống móng . Sàn cứng còn có
khả năng phân phối lại nội lực trong các hệ vách cứng có tiết diện thay đổi và chịu tác
động của các loại trọng tải khác như nhiệt độ , động đất….
1.3 So sánh và 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 kiến trúc ta có một số nhận định sau đây để chọn hệ kết cấu chịu lực
chính cho công trình Chung cư Hưng Long ;
Công trình có chiều cao khá lớn (53.8m so với mặt đất tự nhiên ) và diện tích mặt
bằng lớn . Tải trọng ngang tác động vào công trình lớn , nếu sử dụng khung để chịu
cả trọng tải ngang lẫn tải trọng đứng thì tiết diện của khung sẽ lớn , không có tính
thẩm mỹ . Mặt khác như đã trình bày ở trên hệ khung chịu cắt kém nên hệ khung là
không phù hợp với công trình này .
Nếu chọn hệ chỉ có kết cấu tường chịu cả tải trọng ngang lẫn tải trọng đứng thì mặc dù
độ cứng công trình cao , chuyển vị tại đỉnh công trình nhỏ nhưng thức sự không cần thiết .
Nó gây hao tốn vật liệu , không có tính kinh tế , không phù hợp với điều kiện kinh tế nước
ta hiện nay . Do đó , hệ kết cấu này không thích hợp cho công trình này .
Đối với mặt bằng của công trình Chung cư Hưng Long ta nên chọn hệ kết cấu chịu
lực chính là hệ khung kết hợp với tường chịu lực . Các tường chịu lực kết hợp với nhau tao
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
thành một hệ tường (lõi cứng) chịu tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng , một phần
tải trong đứng còn lại sẽ do khung đảm nhiệm . Ta bố trí 3 lõi cứng tại trung tâm của mặt
bằng để độ cứng ở hai phương của nó gần bằng nhau , giảm được biến dạng xoắn và dao
động cho công trình do tải trọng gió gây ra , đảm bảo ổn định cho công trình . Khi sử dụng
hệ khung và tường kết hợp thì tiết diện của hệ khung là không lớn , đảm bảo tính thẩm mỹ
và kinh tế cho công trình .
1.4 Kết luận
Hệ kết cấu chịu lực chính của công trình Chung cư Hưng Long là hệ gồm có sàn
sườn và khung kết hợp với lõi cứng .
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
CHƯƠNG: 2
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
KẾT CẤU SÀN ĐIỂN HÌNH
2.1 GIỚI THIÊU CHUNG
Công trình gồm có 2 nhóm mặt bằng: tầng hầm, tầng 1,: 2 và mặt bằng điển hình từ tầng 3
– tầng 15 như phần kiến trúc đã giới thiệu. Ở đây chọn sàn tầng điển hình tầng 3 – 15 để
tính với các bước tính toán như sau:
Bước 1: Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện.
Bước 2: Xác định tải trọng tác dụng.
Bước 3: Mặt bằng sàn và sơ đồ tính.
Bước 4: Xác định nội lực các ô sàn.
Bước 5: Tính toán cốt thép cho sàn.
2.2 CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN
- 2.2.1 Chọn sơ bộ tiết diện sàn
Quan niệm tính: Xem sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang. Sàn không bị rung
động, không bị dịch chuyển khi chịu tác động của tải trọng ngang. Chuyển vị tại mọi điểm
trên sàn là như nhau khi chịu tác động của tải trọng ngang.
Chọn chiều dày sàn theo công thức đề nghị sau:
D
hb = × L1
m
Trong đó:
m = 30 ÷ 35 với bản loại dầm
m = 40 ÷ 45 với bản kê 4 cạnh
D = 0.8 ÷ 1.4 phụ thuộc vào tải trọng
L1 – cạnh ngắn của ô bản (L1max = 5.4m)
Từ công thức trên, ta thấy chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp sàn và loại sàn. Để dễ dàng
cho việc thi công, bề dày của ô bản sàn là không đổi cho toàn bộ tầng. Ta chọn hs = 12cm,
phù hợp với yêu cầu bề dày sàn ≥ 6cm đối với các công trình dân dụng. Bề dày sàn có hợp
lý hay không sẽ được ta kiểm tra thông qua hàm lượng cốt thép μ.
- 2.2.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Ta chọn sơ bộ tiết diện dầm trên 2 cơ sở sau:
Khi chọn tiết diện dầm nên chọn sao cho độ cứng giữa các nhịp của dầm tương ứng
với khẩu độ của chúng, tránh trường hợp nhịp này quá cứng so với nhịp khác sẽ gây ra tập
trung ứng suất tại các nhịp ngắn làm cho kết cấu của các nhịp này sẽ bị phá hoại sớm. (
TCXD 198 : 1997 Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tông cốt thép toàn khối- Mục 3.3.1).
Chọn sơ bộ chiều cao tiết diện dầm phải thỏa mãn yêu cầu kiến trúc (đảm bảo chiều
cao thông thủy của tầng), và theo công thức:
hd =
ld
;
md
Trong đó:
md - hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;
md =8 ÷ 12 – đối với hệ dầm chính, khung 1 nhịp;
md =10 ÷ 20 – đối với dầm liên tục, khung nhiều nhịp;
ld - nhịp dầm.
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
⎛1
⎝3
Bề rộng dầm chọn như sau: bd = ⎜ ÷
2⎞
⎟ hd
3⎠
Kích thước tiết diện dầm được trình bày trong bảng 2.1
Ký hiệu
DC1
DC2
DC3
DC4
DC5
DC6
DC7
DC8
DC9
DC10
DC11
DC12
DC13
DC14
DP1
DP2
DP3
DP4
DP5
DP6
Chiều dài
Ld(m)
Hệ số
m
Tỷ số
8.9
8.7
8.7
8.7
8.9
8.7
5.4
7
5
7
5
5
5
5
7
5
7
5
5
5.4
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
0.742
0.725
0.725
0.725
0.742
0.725
0.45
0.583
0.417
0.583
0.417
0.417
0.417
0.471
0.437
0.312
0.437
0.312
0.312
0.338
Bdxld
Chọn
Bdxld(cm)
0.247-0.495
0.241-0.482
0.241-0.482
0.241-0.482
0.185-0.371
0.241-0.482
0.15-0.30
0.145-0.218
0.104-0.208
0.145-0.218
0.104-0.208
0.145-0.218
0.104-0.208
0.104-0.218
0.104-0.218
0.104-0.218
0.113-0.226
0.113-0.227
0.113-0.228
0.113-0.229
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
30x70
25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
Bảng 2.1: Chọn sơ bộ tiết diện dầm
2.3 MẶT BẰNG SÀN
- Mặt bằng sàn
Dựa vào sự bố trí hệ dầm như trên, mặt bằng sàn được chia thành các ô với kích thước và
kí hiệu như hình 2.2
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
4450
8900
DC1
S4
5
4350
S5
S9
DP13
4
S9
S6
S5
DC14
DP13
8700
DP4
4350
S5
DC3
DP3
S8
DP5
DC2
S7
S6
DC6
DP4
DC12
DC10
DC11
DC4
DC3
S5
DC12
4450
S2
S1
DC5
DP1
S3
DC1
DP2
6
DC8
DC9
40600
5400
5400
DP6
S12
DC7
S10
S12
DP6
S11
8700
DC3
2
8900
4450
1
S2
S1
DC5
DP1
DC1
S4
S3
DC1
DP2
DC9
5000
4350
S5
DC12
4450
S7
DC11
DC12
DP4
DC10
S6
DC6
DP3
DC2
S8
S5
4350
S9
S9
DC13
S6
DP5
DC4
DP4
S5
DC3
S5
DC14
3
S11
DC13
DC8
5000
7000
5000
A
B
C
E
D
22000
Hình 2.2: Mặt bằng kích thước dầm sàn tầng điển hình.
Bảng 2.2.2 Phân loại các ô sàn.
Kích thước (m)
Kí hiệu
ô sàn
Chiều dày sàn
Cạnh ngắn
(cm)
l1(m)
Tỉ lệ
giữa 2
Cạnh dài cạnh
l2(m)
l2/l1
S1
S2
S3
12
12
12
5.0
7.0
5.0
SVTH: Nguyễn Văn Trường
4.45
4.45
4.45
1.12
1.57
1.12
MSSV: 20761305
Sơ đồ tính
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 2 phương
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
S4
S5
S6
S7
S8
S9
12
12
12
12
12
12
4.45
4.35
4.35
4.35
2.0
2.1
7.0
5.0
5.0
7.0
7.0
2.6
1.57
1.15
1.15
1.61
3.5
1.23
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 1 phương
Bản làm việc 2 phương
S10
S11
S12
12
5.4
1.4
1.2
7.0
5.0
5.4
1.29
3.57
4.5
Bản làm việc 2 phương
Bản làm việc 1 phương
Bản làm việc 1 phương
12
12
2.4 Tải trọng tác tác dụng
-
2.4.1 Tĩnh tải
Hình 2.3
Các lớp cấu tạo sàn
Bảng 2.3.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên các ô sàn
Lớp cấu
tạo
Gạch
Ceramic
Vữa lót
Vữa trát
trần
Hệ thống
kỹ thuật
Bản BTCT
Bề dày lớp
cấu tạo h
(mm)
Trọng lượng
riêng g (kN/m3)
Tĩnh tải gtc
(kN/m2)
Hệ số độ tin
Tĩnh tải tính toán
cậy tải trọng
gstt(kN/m2)
n
10
20
0.2
1.2
0.24
20
18
0.36
1.3
0.468
15
18
0.27
1.3
0.351
0.6
1.3
0.78
120
25
3
1.1
3.3
Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo
5.139
Trọng lượng tường ngăn:
Trọng lượng tường ngăn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn (cách tính này
đơn giản mang tính chất gần đúng). Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải ( trừ đi
20% diện tích lỗ cửa) được tính theo công thức:
Tải trọng phân bố do kết cấu bao che gây ra trên sàn:
Tải trọng bản thân tường ngăn : g t tt =
Hệ số độ tin cậy
Chiều cao tường
Chiều dày tường
nt × γ t × bt × ht × lt
× 80%( kN / m)
A
: nt = 1.3
: ht = 3.2(m)
: bt =0.1(m)
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
Chiều dài tường
: lt (m)
Trọng lượng riêng của tường: γ t = 18( kN / m3 ).
A: diện tích ô sàn có tường ngăn (m2).
Kết quả tính được trình bày trong bảng
Diện
Chiều
Chiều dày Chiều
tích
dài
tường
cao
Kí hiệu
sàn
tường lt
bt(m)
tường
A(m2)
(m)
ht
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S11
S12
22.25
31.15
22.25
31.15
21.75
21.75
30.45
14
7
6.48
3.3
7.9
11.5
2.3
8.4
4.7
5.7
1.8
1.2
1.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
Trọng
lượng riêng
của tường
γt( kN/m3)
Hệ
số n
Tải trọng
qui đổi
(kN/m2)
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
0.888
1.518
3.096
0.442
2.313
1.294
1.121
0.770
1.026
0.924
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
Bảng 2.3.1.2 Tải trọng tường qui đổi phân bố đều trên sàn
- 2.4.2 Hoạt tải
Hoạt tải sử dụng được xác định tùy vào công năng sử dụng của ô bản, lấy theo TCVN 2737
– 1995. Kết quả được thể hiện trong bảng 2.4.
Hoạt tải tính toán của sàn được tính theo công thức sau: p tt = np tc
Ptc tải trọng tiêu chuẩn lấy theo TCVN 2737-1995
,n hệ số độ tin cậy, theo 4.3.3 TCVN 2737-1995:
Ptc ≤ 200 daN/m2 ==> n= 1.3
Ptc ≥ 200daN/m2 ==> n= 1.2.
Theo TCVN 2737-1995, mục 4.3.4 khi tính sàn, tải trọng toàn phần trong bảng 3 được
phép giảm tải như sau:
Đối với các phòng nêu ở mục 1, 2, 3, 4, 5 bảng 3 nhân với hệ số ΨA1, (khi A> A1 = 9m2)
ΨA = 0.4 +
0.6
A / A1
Trong đó A – diện tích chịu tải, tính bằng m2
Đối với các phòng nêu ở mục 6, 7, 8, 10, 12, 14 bảng 3 nhân với hệ số ΨA2, (khi A> A2 =
36 m2).
ΨA = 0.5 +
0.5
A / A2
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
Kết quả xác định hoạt tải tác dụng lên sàn được trình bày trong bảng 2.3.2.1
Mục
Ký Công năng sử dụng TCVN Diện Hệ số Hoạt tải tiêu Hệ Hoạt tải tính toán
hiệu
2737- tích
ΨA
chuẩn
số n
ptt(kN/m2)
1995 A(m2)
ptc(kN/m2)
S1
Phòng ngủ
S2 Phòng ngủ, phòng tắm
1
2
22.25 0.782
31.15 0.723
1.5
1.5
1.3
1.3
1.52
1.41
S3
2
22.25 0.782
1.5
1.3
1.52
31.15
21.75
21.75
30.45
14
5.46
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
3.0
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.41
1.53
1.53
1.41
1.72
3.60
1.3
1.3
1.3
3.60
1.95
1.95
Bếp, phòng tắm
S4
Phòng khách
S5 Phòng ngủ, phòng tắm
S6
Phòng khác, bếp
S7
Phòng bếp
S8
Phòng khách
S9
Hành lang
S10
S11
S12
2
1;2
2;3
3
2
15
0.723
0.786
0.786
0.726
0.881
1.000
Sảnh
Phòng khách
Sân phơi
15
37.8 1.000
3.0
2
7
1.000
1.5
3
6.48 1.000
1.5
Bảng 2.3.2.1 : Hoạt tải tác dụng lên sàn
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên các ô bản như sau:
q tt = g tt + p tt
Bảng 2.3.2.2 Tổng tải phân bố trên các ô sàn
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
Tĩnh tải
tính toán
gtt(kN/m2)
6.027
6.657
8.235
5.581
7.452
6.433
6.26
5.909
5.139
Hoạt tải tính
toán ptt
(kN/m2)
1.52
1.41
1.52
1.41
1.53
1.53
1.41
1.72
3.6
S10
5.139
3.6
8.739
S11
S12
6.165
6.063
1.95
1.95
8.115
8.013
Kí hiệu
ô sàn
SVTH: Nguyễn Văn Trường
Tổng tải tính toán
qtt (kN/m2)
7.547
8.067
9.755
6.991
8.982
7.963
7.67
7.629
8.739
MSSV: 20761305
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
2.5 XÁC ĐỊNH NỘI CÁC Ô SÀN
- 2.5.1 Sơ đồ tính
Tính theo sơ đồ đàn hồi
Tùy theo tương quan về kích thước 2 chiều của ô bản, ta sẽ phân ra làm 2 loại ô bản sau:
Khi tỉ số l2/ l1 ≤ 2 ⇒ Ta có loại bản làm việc 2 phương
Khi tỉ số l2/ l1 > 2 ⇒ Ta có loại bản làm việc 1 phương
h
400
Vì d =
= 3.33 ≥ 3 ⇒ ngàm
hb 120
- 2.5.2 Nội lực bản làm việc một phương
Bản làm việc theo phương cạnh ngắn L1, cắt 1 dải rộng 1m theo phương L1 để tính toán,
xem bản như là một dầm có bề rộng 1m, liên kết ngàm 2 đầu. Các ô bản 1 phương bao
gồm S8, S11 và S12.
q .l
12
q .l
12
2
q .l
24
2
2
l
1 2
1 2
ql , moment ở nhịp là Mnh =
ql
12
24
Trong đó:
q – tổng tải trọng tác dụng
l – kích thước theo phương cạnh ngắn
Moment trên gối là Mg =
Bảng 2.4.2 Moment bản 1 phương
Bản
sàn
L
(m)
q
(kN/m2)
Mg
(kNm)
Mnh
(kNm)
S8
1,85
7,629
2,1759
1,0879
S11
1,38
8,115
1,2785
0,6393
S12
1,25
8,013
1,0434
0,5217
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
-
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
2.5.3Nội lực bản làm việc 2 phương
Các ô bản S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S9, S10 tính theo ô bản số 9 như sau:
Hình 2.4.3: Sơ đồ tính sàn( bản ngàm 4 cạnh)
Moment dương lớn nhất giữa bản:
M1 = mi1P ( KN.m/m)
M2 = mi2P ( KN.m/m)
Moment âm lớn nhất ở gối:
MI = ki1P ( KN.m/m)
MII = ki2P ( KN.m/m)
Trong đó:
+ Kí tự: i - số kí hiệu ô bản đang xét
+ Kí tự: 1, 2 - chỉ phương đang xét là L1, L2
+ Các hệ số: mi1, mi2, ki1, ki2 - phụ thuộc vào tỷ số L2/L1 và loại sơ đồ đã được tính sẵn và
lập thành bảng tra
+ P = q.L1.L2 : tổng tải trọng tác dụng lên ô bản
Bản sàn
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S9
S10
Bản sàn
S1
S2
L1 (m) L2 (m)
4,45
5
4,45
7
4,45
4,45
4,35
4,35
4,35
2,1
5,4
5
7
5
5
7
2,6
7
L1 (m) L2 (m)
4,45
4,45
5
7
SVTH: Nguyễn Văn Trường
Hệ số tra bảng
L2/L1
m91
1,12
0,0196
1,57
0,0324
1,12
0,0196
1,57
0,0324
1,15
0,02
1,15
0,02
1,61
0,02044
1,2381
0,020628
1,2963
0,0208
Nội lực trong ô bản
m92
k91
k92
0,0157 0,0454 0,0363
0,0206 0,0456 0,0185
0,0157
0,0206
0,015
0,015
0,0079
0,0126
0,0123
0,0454
0,0456
0,0461
0,0461
0,0451
0,0473
0,0475
0,0363
0,0185
0,0349
0,0349
0,0174
0,0308
0,0262
Tải trọng
M1
M2
MI
MII
(kN/m2)
7,547
8,067
(kNm)
3,291
5,441
(kNm)
2,630
3,452
(kNm)
7,630
7,661
(kNm)
6,092
3,113
MSSV: 20761305
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
S3
S4
S5
S6
S7
S9
S10
4,45
4,45
4,35
4,35
4,35
2,1
5,4
5
7
5
5
7
2,6
7
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
9,755
6,991
8,982
7,963
7,67
8,739
8,739
3,291
5,441
3,358
3,358
3,432
3,464
3,493
2,630
3,452
2,519
2,519
1,323
2,118
2,065
7,630
7,661
7,741
7,741
7,570
7,948
7,976
6,092
3,113
5,860
5,860
2,929
5,177
4,400
Bảng 2.4.3 Kết quả nội lực các ô bản làm việc 2 phương
2.6 TÍNH VÀ BỐ TRÍ THÉP CÁC Ô SÀN
- 2.6.1 Chọn vật liêu
Bê tông: Theo TCXD 198:1997 Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu BTCT toàn khối, mục 2.1:
Bê tông dùng cho kết cấu chịu lực trong nhà cao tầng nên có mác 350 trở lên, tương đương
với cấp độ bền B25 trở lên theo tiêu chuẩn hiện nay TCXDVN 356:2005. Nên ta chọn bê
tông B25
⇒ Rb = 14.5MPa, Eb = 30×103 MPa.
Cốt thép: sử dụng cốt thép sàn chọn loại AI
⇒ Rs = 225MPa, Es = 21×104 MPa.
- 2.6.2 Tính diện tính toán
Giả thiết: a = 20 (mm), h0 = 120 – 20 = 100 (mm), b = 1000 (mm)
Hình 2.5.2 Tiết diện tính toán bản.
Từ các giá trị moment ta sẽ tính được cốt thép dựa vào các công thức sau:
αm =
M
≤ α R = 0.427
γ b Rbbho2
ξ = 1 − 1 − 2α m
ξγ R bh
As = b b o
Rs
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
A
γ R
14.5
μmin = 0.05% ≤ μ = s ≤ μmax = ξ R b b = 0.618 ×
= 3.98%
bh0
Rs
225
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
-
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
2.6.3 Kết quả tính toán các ô sàn
Các ô bản đơn ngàm 4 cạnh
Giá trị
Chọn cốt thép
Astt
Ô
Tiết
α
ξ
m
M
d
@
Aschọn
bản
diện (kNm)
(mm2) (mm) (mm) (mm2)
3,291 0,023 0,023
148
8
200 301,8
M1
2,630 0,018 0,018
118
8
200 301,8
M2
S1
7,630 0,053 0,054
349
8
170 352,1
MI
6,092 0,042 0,043
277
8
200 301,8
MII
5,441 0,038 0,038
247
8
200 301,8
M1
3,452 0,024 0,024
155
8
200 301,8
M2
S2
7,661 0,053 0,054
350
8
170 325,1
MI
3,113 0,021 0,022
140
8
200 301,8
MII
3,291 0,023 0,023
148
8
200 301,8
M1
2,630 0,018 0,018
118
8
200 301,8
M2
S3
7,630 0,053 0,054
349
8
170 352,1
MI
6,092 0,042 0,043
277
8
200 301,8
MII
5,441 0,038 0,038
247
8
200 301,8
M1
3,452 0,024 0,024
155
8
200 301,8
M2
S4
MI
7,661 0,053 0,054
350
8
170 352,1
3,113 0,021 0,022
140
8
200 301,8
MII
3,358 0,023 0,023
151
8
200 301,8
M1
2,519 0,017 0,018
113
8
200 301,8
M2
S5
7,741 0,053 0,055
354
8
170 352,1
MI
5,860 0,040 0,041
266
8
200 301,8
MII
3,358 0,023 0,023
151
8
200 301,8
M1
2,519 0,017 0,018
113
8
200 301,8
M2
S6
7,741 0,053 0,055
354
8
170 352,1
MI
5,860 0,040 0,041
266
8
200 301,8
MII
3,432 0,024 0,024
154
8
200 301,8
M1
1,323 0,009 0,009
59
8
200 301,8
M2
S7
7,570 0,052 0,054
346
8
170 352,1
MI
2,929 0,020 0,020
131
8
200 301,8
MII
3,464 0,024 0,024
156
8
200 301,8
M1
2,118 0,015 0,015
95
8
200 301,8
M2
S9
7,948 0,055 0,056
363
8
170 352,1
MI
5,177 0,036 0,036
234
8
200 301,8
MII
3,493 0,024 0,024
157
8
200 301,8
M1
2,065 0,014 0,014
92
8
200 301,8
M2
S10
7,976 0,055 0,057
365
8
170 352,1
MI
4,400 0,030 0,031
199
8
200 301,8
MII
SVTH: Nguyễn Văn Trường
MSSV: 20761305
µchọn
%
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,25
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
0,23
0,23
0,27
0,23
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
2.1.4 Kiểm tra độ võng các ô sàn
Chọn ô sàn S5 là ô sàn có diện tích lớn nhất để tính toán độ võng :
L14D
Ebh312(1 2)
: (độ cứng trụ)
α - hệ số phụ thuộc tỷ số L2/L1 = 7/5.4 = 1.3→ Tra bảng α = 0.00191
h - chiều dày của sàn
Eb - modun đàn hồi của bê tông
μ - hệ số poisson
Ebh312(1 2) = 3×105×12312×(1 0.22)= 45x 106 daNcm
L14D = 0.00191x(8.739x5.4x7)x10-4x 120445× 106 = 0.00029 cm
1200×L
fL = 0.00029120 = 2.4x 10-6
- Xem thêm -