thiết kế trường học 5 tầng, có cầu thang bộ lên xuống giữa các tầng, chương 2 pps

Chng 2: Cơ sở tính toán.
1. Hồ sơ kiến trúc công trình
2. Tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng trong tính toán:
(Tất cả các cấu kiện trong công trình điều đ-ợc tính
theo tiêu chuẩn Việt nam).
TCVN 2737 1995(Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn
thiết kế)
TCVN 5574 1991(Kết cấu BTCT Tiêu chuẩn thiết kế)
TCVN 5575 1991(Kết cấu Thép Tiêu chuẩn thiết kế)
TCXD 45 78(Nền, Nhà và công trình Tiêu chuẩn thiết
kế)
3. Vật liệu xây dựng:
Bê tông móng và thân công trình M200#
Rn=90 kG/cm2; Rk=7,5 kG/cm2
Cốt thép CI cho các loại thép có đ-ờng kính nhỏ hơn 10:
Ra=2000 kG/cm2; Rax=1600 kG/cm2
Cốt thép CII cho các loại thép có đ-ờng kính lớn hơn hoặc
bằng 10: Ra=2600kG/cm2; Rax=1800 kG/cm2
T-ờng ngăn t-ờng bao che xây gạch đặc dầy 110 hoặc 220
tùy vào kiến trúc bằng vữa XM M75#
Mái chống thấm và chống nóng bằng BTGV và lát gạch lá
nem.
II. Lập mặt bằng kết cấu
1 . Lựa chọn giải pháp kết cấu
a. Các giải pháp kết cấu:
Theo các dữ liệu về kiến trúc nh- hình dáng. chiều cao
nhà, không gian bên trong yêu cầu thì các giải pháp kết cấu có thể
là:
- Hệ t-ờng chịu lực.
Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các
t-ờng phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm t-ờng qua các

bản sàn. Các t-ờng cứng làm việc nh- các công xon có chiều cao
tiết diện lớn. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều cao không
lớn và yêu cầu về không gian bên trong không cao (không yêu cầu
có không gian lớn bên trong).
- Hệ khung chịu lực.
Hệ này đ-ợc tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các
dầm liên kết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút. Các khung
phẳng liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung
không gian. Hệ kết cấu này khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm của hệ
t-ờng chịu lực .
b. Lựa chọn hệ kết cấu cho công trình:
Qua phân tích một cách sơ bộ nh- trên ta nhận thấy mỗi hệ kết
cấu cơ bản của nhà đều có những -u, nh-ợc điểm riêng. Đối với
công trình này, do công trình có công năng là lớp học nên yêu cầu
có không gian linh hoạt, cần có không gian rộng rãi nên giải pháp
dùng hệ t-ờng chịu lực là khó đáp ứng đ-ợc. Nên dùng hệ khung
chịu lực.
c. Chọn giải pháp kết cấu sàn
Thông th-ờng có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn s-ờn, sàn
ô cờ
+ Với sàn nấm: Khối l-ợng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối
l-ợng công trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối
l-ợng cũng vì thế mà tăng lên. Ngoài ra d-ới tác dụng của gió động
và động đất thì khối l-ợng tham gia dao động lớn
Lực quán tính
lớn
Nội lực lớn làm cho cấu tạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu
quả về mặt giá thành cũng nh- kiến trúc .
- Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao
nhà sẽ có số tầng lớn hơn. Tuy nhiên để cấp n-ớc và cấp điện điều

hoà ta phải làm trần giả nên -u điểm này không có giá trị cao.
+ Với sàn s-ờn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối
l-ợng bê tông khá nhỏ
Khối l-ợng dao động giảm Nội lực
giảm
Tiết kiệm đ-ợc bê tông và thép cũng do độ cứng công trình
khá lớn nên chuyển vị ngang sẽ giảm tạo tâm lí thoải mái cho
ng-ời sử dụng.
Qua phân tích, so sánh các ph-ơng án trên chọn ph-ơng án
dùng sàn s-ờn. Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, Giải pháp kết
cấu đã lựa chọn và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt
bằng kết cấu cho các sàn. Mặt bằng kết cấu đ-ợc thể hiện trên các
bản vẽ KC 01 và KC 02.
2. Chọn sơ bộ kích th-ớc tiết diện dầm cột
khung.
a. Chọn tiết diện dầm khung:
Dầm khung l=2,1m (nhịp AB)
- Chiều cao dầm nhịp AB:
1 1 1 1
2,1 (0, 2625 0,175)
8 12 8 12
d
h L m




Chọn h
d
= 300.

1 1 1 1
300 150 75
2 4 2 4
d d
b h




Chọn b
d
= 220.

b h = 220 300.
Trọng l-ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát:
g
1
=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3=2
10 kG/m
Dầm khung l=6,9 m (nhịp BC)
- Chiều cao dầm nhịp BC:

1 1 1 1
6,9 (0,8625 0,575)
8 12 8 12
d
h L m

Chọn h
d
= 700.
1 1 1 1
600 300 150
2 4 2 4
d d
b h




Chọn b
d
= 220.

b h = 220 700.
Trọng l-ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát:
g
2
=0,22x0,70x2500x1,1+(0,7+0,7+0,22)x0,015x1800x1,3=4
80 kG/m
b. Chọn tiết diện dầm dọc:
Dầm D
1
, D
2
, D
3

: l=4,2m
- Chiều cao dầm:

1 1 1 1
4,2 (0,35 0, 23)
12 18 12 18
d
h L m




Chọn h
d
= 300.
1 1 1 1
300 150 75
2 4 2 4
d d
b h




Chọn b
d
= 220.

b h = 220 300.
Trọng l-ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát:

g
dp1
=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3=
210 kG/m
Dầm D
4
, D
5
là dầm bo nhịp 4,9 m
- Chiều cao dầm:

1 1 1 1
4,9 (0, 4 0,27)
12 18 12 18
d
h L m




Chọn h
d
= 300.
1 1 1 1
300 150 75
2 4 2 4
d d
b h

Chọn b
d
= 110.

b h = 110 300.
Trọng l-ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát:
g
dp2
=0,11x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,11)x0,015x1800x1,3=
112 kG/m
c. Chọn tiết diện sàn:
Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức:
l
m
D
h
b
.
Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 45 .
Với tải trọng nhỏ lấy D = 1,1.
L: Cạnh ngắn của ô bản; l = 4,2 m. (ô sàn lớn nhất)
1,1
420 10, 267
45
b
h cm

Chọn h

b
= 10 cm cho toàn bộ sàn nhà và các tầng
Theo cấu tạo sàn ta có trọng l-ợng cho 1 m
2
bản sàn:
Bảng 1. Tính tĩnh tải sàn
Các lớp
Tải trọng
tiêu chuẩn
(KG/m2)
Hệ số
v-ợt tải
n
Tải trọng
tính toán
(KG/m2)
1. Gạch lát, = 1 cm, = 2200
KG/m3
0,01
2200 = 22
22 1,1 24,2
2. Lớp vữa lót = 1,5 cm, = 1800
KG/m3: 0,015
1800 = 27
27 1,3 35,1
3. Sàn bê tông cốt thép, = 10 cm
= 2500 KG/m3; 0,1 2500 =
250
250 1,1 275
4. Lớp vữa trát trần, = 1,5 cm

= 1800 KG/m3: 0,0151800 =
27 1,3 35,1
27
Tổng cộng 369,4
Bảng 2. Tính tĩnh tải sàn vệ sinh
Các lớp
Tải trọng
tiêu
chuẩn
(KG/m2)
Hệ số
v-ợt tải
n
Tải trọng
tính toán
(KG/m2)
1. Gạch lát, = 1 cm

= 2200 KG/m3: 0,01 2200
= 22
22 1,1 24,2
2. Lớp vữa lót, = 2 cm, = 1800
KG/m3: 0,02
1800 = 36
36 1,3 46,8
3. Lớp bê tông sỏi nhỏ, = 4 cm

= 2200 KG/m3: 0,04 2200
= 88
88 1,1 96,8

4. Sàn bêtông cốt thép,=10 cm

= 2500 KG/m3: 0,1 2500
= 250
250 1,1 275
5. Lớp vữa trát trần, = 1,5 cm

= 1800 KG/m3: 0,015 1800
= 27
27 1,3 35,1
Tổng cộng 477,9
Bảng3 . Tính tĩnh tải bản cầu thang.
Các lớp
Tải trọng
tiêu
chuẩn
(KG/m2)
Hệ số
v-ợt
tải n
Tải
trọng
tính toán
(KG/m2)
1. Lớp granitô, = 1,5 cm = 2000
KG/m3, 12 bậc: 11.0,45.0,015.2000/
37,5 1,1 41,25
3,96=37,5
2. Lớp vữa lót, = 2 cm = 1800
KG/m3

12 . 0,45 . 0,02 . 1800/ 3,96 = 49
49 1,3 63,7
3. Bậc gạch15cm x 30cm, = 1800
KG/m3
11.0,15.0,3.1800/ (3,96.2) = 112,5
112,5 1,1 123,75
4. Sàn bê tông cốt thép, = 8cm

= 2500 KG/m3; 0,8 . 2500 = 200
200 1,1 220
5. Lớp vữa trát trần, = 1,5 cm

= 1800 KG/m3; 0,015x1800 = 27
27 1,3 35,1
Tổng cộng 484
Bảng 4. Tính tĩnh tải sàn sê nô
Các lớp Tải trọng
tiêu chuẩn
(KG/m2)
Hệ số
v-ợt
tải n
Tải trọng tính
toán
(KG/m2)
1.BT sỏi nhỏ mác 200 dày 4 cm
= 2200kg/m3
88
1,1
96,8

2. Sàn bê tông cốt thép, = 10
cm
= 2500 KG/m3; 0,1 2500 =
250
250 1,1 275
3. Lớp vữa trát trần, = 1,5 cm
= 1800 KG/m3; 0,015 1800
= 27
27 1,3 35,1
Tổng cộng 406,9
Bảng 5. Tính tĩnh tải sàn mái
Các lớp Tải trọng
tiêu chuẩn
(KG/m2)
Hệ số
v-ợt
tải n
Tải trọng tính
toán
(KG/m2)
1. Hai lớp gạch lá nem, = 3 cm
= 2000 KG/m3; 0,03 2000 =
60
60 1,1 66
2. Vữa lót mác 50, = 1,5 cm
= 1800 KG/m3; 0,015 1800
= 27
27 1,3 35,1
3. Bêtông gạch vỡ mác 200, =
4 cm

= 1600 KG/m3; 0,04 1600 =
64
64 1,1 70,4
4. BTGV mác 25 dốc 5%, = 30
cm
= 1600 KG/m3; 0,3
1600 = 480
480 1,1 528
5. Sàn bê tông cốt thép, = 10
cm
= 2500 KG/m3; 0,1 2500 =
250
250 1,1 275
6. Lớp vữa trát trần, = 1,5 cm
= 1800 KG/m3; 0,015 1800
= 27
27 1,3 35,1
Tổng cộng 1009,6
Bảng 6. Hoạt tải các phòng lấy theo tiêu chuẩn
TCVN2737-1995
Loại hoạt tải P
TC
(KG/m2)
n P
TT
(KG/m2)
Phòng học 200 1.2 240
WC 150 1.3 195
Hành lang, cầu thang 300 1.2 360
Sàn tầng áp mái 70 1.3 91

Tầng mái dốc 75 1.3 97,5
Sênô khi đọng n-ớc cao
0,3m
300 1.1 330
d. Chọn tiết diện cột:
- Cột trục B, C, chọn cùng một loại tiết diện.
Sơ bộ chọn diện tích theo công thức sau:

n
b
R
Nk
F
.

Trong đó: k: Hệ số. Đối với cột nén lệch tâm k = 1,2 1,5.
R
n
: C-ờng độ chịu nén của bê tông. R
n
= 90
KG/ cm
2
.
N : Lực dọc tác dụng vào cột tầng 1.
Xác định N theo công thức gần đúng sau:
N
tầng1
= S . q . n. q = 1000 KG / m
2

.(tạm tính), n: Số
tầng.
b
c
a
543
TÝnh S: S = 4,5 4,2 = 18,9 m
2
.
N
tÇng1
= 18,91000  5 = 94500 KG.

2
. 1,3 94500
1365
90
b
n
k N
F cm
R

  
Chän b = 220, h = ( 1,5  3 )b = ( 330  660 ).
Chän h = 600. cho tÇng 1vµ 2

bh = 2260 = 1320 cm
2
. Cho tÇng 1,2

Träng l-îng cho 1m dµi cét kÓ c¶ líp tr¸t:
g
c1
=0,22x0,60x2500x1,1+(1,2+0,44)x0,015x1800x1,3=
420,56 kG/m

bh = 2250 = 1100 cm
2
. Cho tÇng 3,4,5
Träng l-îng cho 1m dµi cét kÓ c¶ líp tr¸t:
g
c2
=0,22x0,50x2500x1,1+(1+0,44)x0,015x1800x1,3=353
kG/m
- Cét trôc A :
Chän b = 22, h = 30 cho tÊt c¶ c¸c tÇng
Trọng l-ợng cho 1m dài cột kể cả lớp trát:
g
c3
=0,22x0,30x2500x1,1+(0,6+0,44)x0,015x1800x1,3=218
kG/m
- Kiểm tra tiết diện cột theo độ mảnh:

b
l
b
0


Khung toàn khối l

0
= 0,7H = 0,7390 = 273 cm.


0
273
12,4 31
22
b
l
b


Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu.