BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI
NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KỸ SƯ XÂY DỰNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ
CHUNG CƯ NGỌC LAN 1 – LÔ A
ĐỊA ĐIỂM: PHƯỜNG PHÚ THUẬN - Q7 - TP. HỒ CHÍ MINH
THÁNG 01/2008
GVHD : Th.S. KHỔNG TRỌNG TOÀN
SVTH : TỪ TRUNG HIẾU
LỚP : 103104051
MSSV : 03DHXD2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
HỆ ĐÀO TẠO: CHÍNH QUI
NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KỸ SƯ XÂY DỰNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ
CHUNG CƯ NGỌC LAN 1 – LÔ A
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KẾT CẤU (70%)
Th.S. KHỔNG TRỌNG TOÀN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NỀN MÓNG (30%)
Th.S. KHỔNG TRỌNG TOÀN
GVHD : Th.S. KHỔNG TRỌNG TOÀN
SVTH : TỪ TRUNG HIẾU
LỚP : 103104051
MSSV : 03DHXD2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể các thầy
cô Trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM. Đặc
biệt các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Công Trình đã tận tình giúp đỡ
hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập tại trường, đã truyền đạt
những kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sức quý giá cho
em.
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được sự
truyền đạt kiến thức, chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn. Với tất
cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy KHỔNG
TRỌNG TOÀN, người đã hướng dẫn chính cho em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Một lần nữa xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô, gửi lời
cảm ơn đến tất cả người thân, gia đình, cảm ơn tất cả bạn bè đã gắn bó
cùng học tập giúp đỡ em trong suốt thời gian học, cũng như trong quá
trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051
MỤC LỤC
Trang
PHẦN I
KIẾN TRÚC 1
1. Sự cần thiết đầu tư 2
2. Sơ lược về công trình 2
3. Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng 2
4. Giải pháp đi lại 3
5. Đặc điểm khí hậu – khí tượng – thủy văn tại Tp. HCM 3
6. Các giải pháp kỹ thuật 3
7. An toàn phòng cháy chữa cháy 4
8. Hệ thống thoát rác 4
PHẦN II
TÍNH TOÁN KẾT CẤU 5
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CHO
CÔNG TRÌNH 6
1.1. Phân tích hệ chòu lực 6
1.2. Phương pháp xác đònh nội lực 9
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 11
2.1. Sàn bê tông cốt thép có hệ dầm trực giao 11
2.2. Lựa chọn sơ bộ kích thước các bộ phận sàn 12
2.3. Xác đònh tải trọng tác dụng lên bản sàn 13
2.4. Tính toán các ô bản sàn 15
2.5. Tính toán biến dạng (độ võng) 20
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN CẦU THANG BỘ 22
3.1. Kiến trúc cầu thang tầng điển hình 22
3.2. Tính toán bản thang 23
3.3. Tính toán dầm thang 27
3.4. Bố trí cốt thép 31
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI 32
4.1. Công năng và kích thước hồ nước mái 32
4.2. Sơ bộ chọn kích thước các bộ phận hồ nước mái 33
4.3. Bản nắp 34
4.4. Bản thành 36
4.5. Bản đáy 39
4.6. Dầm nắp 42
4.7. Dầm đáy 46
4.8. Bố trí cốt thép 50
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ 52
5.1. Khải quát về tải trọng gió 52
5.2. Các bước tính toán thành phần động của tải trọng gió 52
5.3. Xác đònh sơ bộ tiết diện dầm, cột và vách cứng 53
5.4. Xác đònh khối lượng để tính chu kỳ và tần số dao động
riêng của công trình 54
5.5. Tính toán tần số dao động riêng 55
5.6. Xác đònh giá trò tiêu chuẩn thành phần tónh của áp lực gió 63
5.7. Tính toán thành phần động của tải trọng gió 64
5.8. Xác đònh nội lực và tổ hợp khung không gian 75
CHƯƠNG 6
THIẾT KẾ KHUNG VÁCH TRỤC 3 77
6.1. Hệ chòu lực của công trình 77
6.2. Tính toán cột 77
6.3. Tính toán vách 87
6.4. Tính toán cốt thép dầm 91
CHƯƠNG 7
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN
MÓNG 99
7.1. Điều kiện đòa chất công trình và đòa chất thủy văn 99
7.2. Lựa chọn giải pháp móng 102
CHƯƠNG 8
TÍNH TOÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 103
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051
8.1. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng 103
8.2. Thiết kế móng cọc khoan nhồi dưới cột 103
8.3. Thiết kế móng cọc khoan nhồi đài bè (móng khu vực
thang máy và thang bộ) 116
CHƯƠNG 9
TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC 124
9.1. Đại cương về bê tông ứng lực trước 124
9.2. Các phương pháp gây ứng lực trước 125
9.3. Lưu đồ tính toán sàn bê tông ứng suất trước 128
9.4. Thiết kế sàn bê tông ứng suất trước 130
9.5. Một số hình ảnh về thi công sàn bê tông ứng lực trước trong thực
tế 159
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN I : KIẾN TRÚC
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 1
PHẦN I
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN I : KIẾN TRÚC
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 2
1. SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ
Hoà nhập với sự phát triển mang tính tất yếu của đất nước, ngành xây dựng ngày càng
giữ vai trò thiết yếu trong chiến lược xây dựng đất nước. Vốn đầu tư xây dựng xây dựng cơ
bản chiếm rất lớn trong ngân sách nhà nước (40-50%), kể cả đầu tư nước ngoài. Trong
những năm gần đây, cùng với chính sách mở cửa nền kinh tế, mức sống của người dân ngày
càng được nâng cao kéo theo nhiều nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí ở một mức cao hơn, tiện
nghi hơn. Mặt khác một số thương nhân, khách nước ngoài vào nước ta công tác, du lòch,
học tập,…cũng cần nhu cầu ăn ở, giải trí thích hợp.
2. SƠ LƯC VỀ CÔNG TRÌNH
Công trình có mặt bằng hình chữ nhật, có tổng diện tích xây dựng 1350 m
2
. Toàn bộ
các mặt chính diện được lắp đặt các hệ thống cửa sổ để lấy ánh sáng xen kẽ với tường xây.
Dùng tường xây dày 200mm làm vách ngăn ở những nơi tiếp giáp với bên ngoài, tường xây
dày 100 mm dùng làm vách ngăn ngăn chia các phòng trong một căn hộ…
3. GIẢI PHÁP MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG
- Số tầng: 1 tầng hầm, 1 tầng trệt + 16 tầng lầu + một sân thượng( tầng mái)
- Phân khu chức năng:
Công trình được phân khu chức năng từ dưới lên trên.
+ Tầng hầm: là nơi để xe.
+ Tầng trệt: làm văn phòng, sảnh.
+ Lầu 1-16: dùng làm căn hộ, có 8 căn hộ mỗi tầng.
+ Tầng mái: có hệ thống thoát nước mưa, hồ nước mái, hệ thống chống sét.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN I : KIẾN TRÚC
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 3
Hình 1: Mặt bằng tầng điển hình
4. GIẢI PHÁP ĐI LẠI
4.1. Giao thông đứng
Giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống hai thang máy khách, mỗi
cái 8 người, tốc độ 120m/ phút, chiều rộng cửa 800mm, đảm bảo nhu cầu lưu thông cho
khoảng 300 người với thời gian chờ đợikhoảng 40s. Bề rộng cầu thang bộ là 1.575 m được
thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xẩy ra. Cầu thang bộ và
cầu thang máy được đặt ở vò trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu
thang nhỏ hơn 20m để giải quyết việc phòng cháy chữa cháy.
4.2. Giao thông ngang
Giao thông trên từng tầng thông qua hệ thống giao thông rộng 2.3 m nằm giữa mặt
bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ.
5. ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU–KHÍ TƯNG–THỦY VĂN TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
- Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, chia làm 2 mùa
rõ rệt: mùa mưa và mùa khô.
- Các yếu tố khí tượng:
• Nhiệt độ trung bình năm: 26
o
C.
• Nhiệt độ thấp nhất trung bình năm: 22
o
C.
• Nhiệt độ cao nhật trung bình năm: 30
o
C.
• Số giờ nắng trung bình khá cao
• Lương mưa trung bình năm: 1000-1800mm/năm
• Độ ẩm tương đối trung binh: 78%
• Hướng gió chính thay đổi theo mùa
Mùa khô: Từ Bắc chuyển dần sang Đông, Đông Nam và Nam
Mùa mưa: Tây-Nam và Tây
Tầng suất lặng gió trung bình hằng năm là 26%
- Thủy triều tương đối ổn đònh, ít xẩy ra những hiện tượng biến đổi về dòng nước , không
có lụt lội chỉ có ở những vùng ven thỉnh thoảng xảy ra.
6. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
6.1. Điện
Công trình sử dụng điện cung cấp từ hai nguồn: Lưới điện thành phố và máy phát điện
riêng. Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm ( được tiến hành lắp đặt đồng thời trong quá
trình thi công ). Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật và phải đảm bảo an toàn
không đi qua các khu vục ẩm ướt, tạo điều kiện dể dàng khi sửa 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 (đảm
bảo an toàn phòng cháy nổ).
6.2. Hệ thông cung cấp nước
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN I : KIẾN TRÚC
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 4
- Công trình sử dụng nước từ hai nguồn: nước ngầm và nước máy. Tất cả được chứa trong
bể nước ngầm đặt ngàm ở tầng hầm. Sau đó được hệ thống máy bơm mơm lên hồ nước mái
và từ đó nước được phân phối cho các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước
chính.
- Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp gaine. Hệ thống cấp nước đi
ngầm trong các hộp kỹ thuật. Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng.
6.3. Hệ thống thoát nước
Nùc mưa từ mái sẽ được thoát theo các lổ chãy ( bề mặt mái được tạo dốc ) và chảy
vào các ống thoát nước mưa (∅ = 140mm) đi xuống dưới. Riêng hệ thống thoát nước thải sử
dụng sẽ bố trí riêng.
6.4. Hệ thống thông gió và chiếu sáng
Chiếu sáng
Toàn bộ tòa nhà được chiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên và bằng điện. Ở tại các lối
đi lên xuống cầu thang, hành lang và nhất là tầng hầm đều có lắp đặt thêm đèn chiếu sáng.
Thông gió
Ở các tầng đều có cửa sổ tạo sự thông thoáng tự nhiên. Riêng tầng hầm có bố trí thêm
hệ thống thông gió và chiếu sáng.
7. AN TOÀN PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY
- Trang bò các bộ súng cứu hoả (ống gai Φ 20 dài 25m, lăng phun Φ 13) đặt tại phòng
trực, có 01 hoặc 02 vòi cứu hoả ở mỗi tầng tuỳ thuộc vào khoảng không ở mỗi tầng và ống
nối được cài từ tầng một đến vòi chữa cháy và các bảng thông báo cháy.
- Các vòi phun nước tự động được đặt ở tất cả các tầng theo khoảng cách 3m một cái và
được nối với các hệ thống chữa cháy và các thiết bò khác bao gồm bình chữa cháy khô ở tất
cả các tầng. Đèn báo cháy ở các cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp ở tất cả các tầng.
- Hoá chất: sử dụng một số lớn các bình cứu hoả hoá chất đặt tại các nơi như cửa ra vào
kho, chân cầu thang mỗi tầng.
8. HỆ THỐNG THOÁT RÁC
Rác thải được chứa ở gian rác, bố trí ở tầng hầm , có một bộ phận chứa rác ở ngoài.
Gaine rác được thiết kế kín đáo, tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 5
PHẦN II
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 6
CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HỆ CHỊU LỰC
CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH
1.1. PHÂN TÍCH HỆ CHỊU LỰC
1.1.1. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG
“Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết đònh các điều kiện thiết kế,
thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì gọi là nhà cao tầng”. Đó
là đònh nghóa về nhà cao tầng do Ủy ban Nhà cao tầng Quốc tế đưa ra.
Đặc trưng chủ yếu của nhà cao tầng là số tầng 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, đòa thế xây dựng, tí/nh 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 lựa chọn phương án móng sâu để chòu 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, đối với các nhà cao hơn
40m thì phải xét đến thành phần động của tải trọng gió và cần để ý đến các biện pháp
kháng chấn một khi chòu 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
vào việc tăng tính ổn đònh, 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 vò của công trình do tải trọng ngang gây ra
cũng tăng lên nhanh chóng. Nếu chuyển vò ngang của công trình quá lớn sẽ làm tăng giá
trò các nội lực, do độ lệch tâm của trọng lượng, làm các tường ngăn và các bộ phận trong
công trình bò hư hại, gây cảm giác khó chòu, hoảng sợ, ảnh hưởng đến tâm lý của người
sử dụng công trình. Vì vậy, kết cấu nhà cao tầng không chỉ đảm bảo đủ cường độ chòu
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, dao động và chuyển vò ngang của công trình không vượt
quá giới hạn cho phép. Việc tạo ra hệ kết cấu để chòu các tải trọng này là vấn đề quan
trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng.
Mặt khác, đặc điểm thi công nhà cao tầng là theo chiều cao, điều kiện thi công
phức tạp, nguy hiểm. Do vậy, khi thiết kế biện 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 và chất
lượng công trình khi đưa vào sử dụng.
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 đònh của công trình mà còn ảnh
hưởng đến sự tiện nghi trong sử dụng và quyết đònh đến giá thành công trình.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 7
1.1.2. HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA NHÀ CAO TẦNG
Chung cư Ngọc Lan có chiều cao là 58.9m (so với mặt đất tự nhiên) gồm 19 tầng
(1 hầm + 1 trệt + 16 lầu + 1 tầng mái). Do đó việc lựa chọn hệ chòu lực hợp lý cho công
trình là điều rất quan trọng. Dưới đây ta xem xét một số hệ chòu lực thường dùng cho
nhà cao tầng:
1.1.2.1. Hệ khung chòu lực
Kết cấu khung bao gồm hệ thống cột và dầm vừa chòu tải trọng thẳng đứng vừa
chòu tải trọng 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 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. Yếu
điểm của kết cấu khung là khả năng chòu 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 chòu
lực không thể chọn để làm kết cấu chòu lực chính cho công trình này.
1.1.2.2. Hệ tường chòu lực
Trong hệ kết cấu này, các tấm tường phẳng, thẳng đứng là cấu kiện chòu lực chính
của công trình. Dựa vào đó, bố trí các tấm tường chòu tải trọng đứng và làm gối tựa cho
sàn, chia hệ tường thành các sơ đồ: tường dọc chòu lực; tường ngang chòu lực; tường
ngang và dọc cùng chòu lực.
Trường hợp tường chòu lực chỉ bố trí theo một phương, sự ổn đònh của công trình
theo phương vuông góc được bảo đảm nhờ các vách cứng. Khi đó, vách cứng không
những được thiết kế để chòu tải trọng ngang và cả tải trọng đứng. Số tầng có thể xây
dựng được của hệ tường chòu lực đến 40 tầng.
Tuy nhiên, việc dùng toàn bộ hệ tường để chòu 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.
1.1.2.3. Hệ khung - tường chòu 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 một hệ không gian cùng nhau chòu lực.
Khi các liên kết giữa cột và dầm là khớp, khung chỉ chòu một phần tải trọng đứng,
tương ứng với diện tích truyền tải đến nó, còn toàn bộ tải trọng ngang do hệ tường chòu
lực (vách cứng).
Khi các cột liên kết cứng với dầm, khung cùng tham gia chòu 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 kiểu khung – giằng. Để đảm bảo ổn
đònh của cột, khung và truyền được các tải trọng ngang khác nhau sang các hệ vách
cứng, sàn phải thường xuyên làm việc trong mặt phẳng nằm ngang.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 8
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 chòu lực những ưu điểm nổi bật, rất thích hợp cho
các công trình nhiều tầng, số tầng hệ khung – tường chòu lực có thể chòu được lớn nhất
lên đến 50 tầng.
1.1.3. SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Qua xem xét, phân tích các hệ chòu lực như đã nêu trên và dựa vào các đặc điểm
của công trình như giải pháp kiến trúc, ta có một số nhận đònh sau đây để lựa chọn hệ
kết cấu chòu lực chính cho công trình như sau:
- Do công trình được xây dựng trên đòa bàn Tp. Hồ Chí Minh là vùng hầu như
không xảy ra động đất, nên không xét đến ảnh hưởng của động đất, mà chỉ xét đến ảnh
hưởng của gió bão. Vì vậy, việc tính toán gió động cho công trình là thật sự cần thiết.
- Do vậy, trong đồ án này ngoài các bộ phận tất yếu của công trình như: cầu
thang, hồ nước , hệ chòu lực chính của công trình được chọn là khung – tường chòu lực,
vì hệ này có những ưu điểm như trên, phù hợp với qui mô công trình, và sơ đồ này có
thể cho phép giảm kích thước cột tối đa trong phạm vi cho phép, vì khung có độ cứng
chống uốn tốt, nhưng độ cứng chống cắt kém, còn vách cứng thì ngược lại, có độ cứng
chống cắt tốt nhưng độ cứng chống uốn kém. Sự tương tác giữa khung và vách khi chòu
lực tải trọng ngang đã tạo ra một hiệu ứng có lợi cho sự làm việc của kết cấu hỗn hợp
khung – vách. Tuy nhiên, trong hệ kết cấu này các vách cứng chỉ chòu lực trong mặt
phẳng. Vì vậy, để đảm bảo độ cứng không gian cho công trình, thì phải bố trí các vách
cứng theo cả hai phương và được liên kết với nhau tạo thành lõi cứng.
- Việc bố trí vách trong nhà cao tầng rất quan trọng, ứng với đặc điểm của mặt
bằng công trình, trong đồ án bố trí các vách theo cả hai phương, liên kết với nhau tạo
thành lõi cứng được đặt tại tâm công trình, và có độ cứng EJ theo hai phương gần bằng
nhau, tránh hiện tượng công trình bò xoắn khi dao động.
- Và để tận dụng hết khả năng chòu lực của vách cứng, sàn là một trong những kết
cấu truyền lực quan trọng trong nhà nhiều tầng kiểu khung giằng. Không những có chức
năng đảm bảo ổn đònh tổng thể của hệ thống cột, khung, đồng thời truyền các tải trọng
ngang khác sang hệ vách cứng. Sàn cứng còn có khả năng phân phối lại nội lực trong hệ
vách cứng. Do đó, phải lựa chọn các phương án sàn sao cho công trình kinh tế nhất, ổn
đònh nhất, và mỹ quan nhất… Trong đồ án này chọn 2 phương án sàn để thiết kế:
Phương án sàn sườn có hệ dầm trực giao, (vì diện tích các ô sàn lớn)
Phương án sàn bê tông ứng lực trước (theo tiêu chuẩn BS8110).
- Đồ án chọn thêm phương án sàn bê tông ứng lực trước để thiết kế vì: hiện nay,
xu hướng xây dựng các công trình cao tầng ngày càng nhiều, và sàn căng cũng 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 dài nhòp 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;
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 9
Giảm giá thành xây dựng;
Nâng cao chất lượng thẩm mỹ, kiến trúc của công trình;
Thi công cốp pha đơn giản hơn và giảm thời gian thi công;
Nâng cao được số tầng mà vẫn đảm bảo được chiều cao khống chế.
Kết luận:
Hệ chòu lực chính của công trình là hệ gồm có sàn sườn và khung kết hợp với lõi
cứng.
Ngoài ra, xét thêm phương án 2: sàn bê tông cốt thép ứng suất trước phương
pháp căng sau theo tiêu chuẩn BS8110
1.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
Hiện nay trên thế giới có ba trường phái tính toán hệ chòu lực nhà nhiều tầng thể
hiện theo ba 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 chòu lực là hệ chòu lực siêu tónh. Khi giải quyết
theo mô hình này, không thể 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 hoá toàn bộ hệ chòu lực
của nhà nhiều tầng, tại những liên kết xác lập những điều kiện tương thích về lực và
chuyển vò. Khi sử dụng mô hình này cùng với sự trợ giúp của máy tính có thể giải quyết
được tất cả các bài toán. Hiện nay ta có các phần mềm trợ giúp cho việc giải quyết các
bài toán kết cấu như STAADPRO, FEAP, ETABS, SAP2000
Mô hình Rời rạc - Liên tục : Từng hệ chòu lực được xem là Rời rạc , nhưng các hệ
chòu 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 liên tục được thay thế bằng một số hữu hạn các phần tử rời rạc có
hình dạng đơn giản, có kích thước càng nhỏ càng tốt nhưng hữu hạn, chúng được nối với
nhau bằng một số điểm quy đònh 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 vò 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 đònh và mô tả dưới dạng các ma trận độ
cứng ( hoặc ma trận độ mềm) của phần 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 cả kết cấu. Các tác động ngoài gây ra nội lực và
chuyển vò 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 vò nút (hoặc
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 10
nội lực) tại các điểm nút được xác đònh trong ma trận chuyển vò nút (hoặc ma trận nội
lực nút). Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút và ma trận chuyển vò 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 đònh 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
1. Rời rạc hóa kết cấu thực thành 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.
2. Xác đònh các ma trận cơ bản cho từng phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọng nút,
ma trận chuyển vò nút ) theo trục tọa độ riêng của phần tử.
3. Ghép các ma trận cơ bản cùng loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chung của
cả kết cấu.
4. Dựa vào điều kiện biên và ma trận độ cứng của kết cấu để khử dạng suy biến của nó.
5. Giải hệ phương trình để xác đònh ma trận chuyển vò nút cả kết cấu.
6. Từ chuyển vò nút tìm được, xác đònh nội lực cho từng phần tử.
7. Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu.
Thật toán tổng quát trên được sử dụng cho hầu hết các bài toán phân tích kết cấu:
phân tích tónh, phân tích động và tính toán ổn đònh 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, SAFE 8.0.8, ADAPT-PT version 8.00 để xác
đònh nội lực của hệ kết cấu.
Đôi nét về phần mềm SAP2000: SAP (Structural Analysis Program) là chương trình
phân tích thiết kế kết cấu chòu tác động của tải trọng: tónh di động, động lực học, ổn đònh
công trình, nhiệt độ, động đất , với giả thuyết kết cấu có biến dạng nhỏ (tuyến tính)
hoặc có biến dạng lớn (phi tuyến). Sap được khởi thảo từ năm 1970 của một nhóm các
nhà khoa học do giáo sư Edward L.Winlson chủ trì thực hiện tại Trường đại học Berkley
bang California. Hệ thống Sap đã qua nhiều thế hệ, từ các chương trình SAP, SOLID
SAP, SAPIII và SAPIV – chạy trên các máy tính điện tử thế hệ cũ có trước những năm
80 và sau đó là SAP80, SAP86, SAP90 và sau cùng là SAP2000 chạy trên WINDOWS.
SAP2000 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 phần mềm ETABS do hãng CSI đưa ra vào những năm 80 được
phát triển từ TABS. Cũng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn nhưng ETABS có đặc
điểm 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.
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 11
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH
2.1. SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ HỆ DẦM TRỰC GIAO
Trong thực tế thường gặp các ô có kích thùc mỗi cạnh lớn hơn 6m, về nguyên tắc
ta vẫn có thể tính toán được. Nhưng với nhòp lớn, nội lực trong bản lớn, chiều dày bản
tăng lên, độ võng của bản cũng tăng, đồng thời trong quá trình sử dụng bản sàn dễ bò
rung. Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường bố trí thêm các dầm ngang và các
dầm dọc thẳng góc giao nhau, để chia ô bản thành nhiều ô bản nhỏ có kích thước nhỏ
hơn. Trường hợp này gọi là sàn có hệ dầm trực giao.
Trình tự tính toán bản sàn bao gồm:
Xác đònh kích thước dầm, bản sàn;
Phân loại ô sàn tính toán;
Xác đònh tải trọng tác dụng lên bản sàn;
Chọn sơ đồ tính bản sàn;
Xác đònh nội lực của ô sàn;
Tính toán cốt thép ô sàn;
Lựa chọn và bố trí cốt thép;
Tính toán, kiểm tra độ võng ô sàn.
2.2. LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN SÀN
- Việc bố trí mặt bằng kết cấu của sàn phụ thuộc vào mặt bằng kiến trúc và việc bố
trí các kết cấu chòu lực chính
- Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhòp và tải trọng tác dụng của
chúng trên mặt bằng.
2.2.1. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm
- Chiều cao tiết diện dầm h
d
được chọn theo nhòp:
1
d d
d
h l
m
trong đó:
l
d
– nhòp dầm đang xét;
m
d
– hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng;
m
d
= 12 16 đối với dầm của khung ngang nhiều nhòp.
- Chiều rộng tiết diện dầm b
d
chọn trong khoảng:
dd
hb .
4
1
2
1
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 12
- Kích thước tiết diện dầm chọn sơ bộ theo bảng sau:
Kí hiệu
Nhòp dầm
(m)
Chọn tiết diện
(cmxcm)
D1
9.0
40X70
D2
10.0
40X70
D3
9.0
30x50
D4
9.0
30x70
D5
10
30x50
D6
2.3
40x70
Bảng 2.1: Sơ bộ chọn kích thước dầm
S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1
S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1
S1S1S1S1S1S1S1S1
S1S1S1S1S1S1S1S1
S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1
S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1
S2
D1 400X700 D1 400X700 D1 400X700 D1 400X700 D1 400X700
D1 400X700
D2 400X700
D1 400X700 D1 400X700 D1 400X700 D1 400X700
D2 400X700
D3 300X500 D3 300X500 D3 300X500
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
D3 300X500 D3 300X500
D3 300X500D3 300X500D3 300X500D3 300X500
D3 300X500D3 300X500D3 300X500D3 300X500D3 300X500
D4 300X700 D4 300X700 D4 300X700 D4 300X700
D4 300X700D4 300X700D4 300X700D4 300X700
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D6 400X700
D6 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D2 400X700
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
D5 300X500
Hình 2.1: Mặt bằng dầm sàn tầng điển hình
2.2.2. Chiều dày bản sàn h
s
Trong tính toán nhà cao tầng sàn được cấu tạo sao cho được xem sàn tuyệt đối
cứng trong mặt phẳng ngang, do đó bề dày của sàn phải đủ lớn để:
Tải trọng ngang truyền vào vách cứng, lõi cứng thông qua sàn
Sàn không bò rung động, dòch chuyển khi chòu tải trọng ngang (gió, bão, động
đất ) ảnh hưởng đến công năng sử dụng
Chiều dày của bản sàn còn được tính toán sao cho trên sàn không có hệ dầm đỡ
các tường ngăn mà không tăng độ võng của sàn.
Chiều dày bản sàn phụ thuộc vào nhòp và tải trọng tác dụng. Sơ bộ xác đònh chiều
dày h
s
theo biểu thức:
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 13
h
b
=
m
Dl
trong đó:
D = 0.8 ÷ 1.4 – hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng;
m = 30÷ 35 – đối với bản một phương;
m = 40÷ 45 – đối với bản kê 4 cạnh;
l – nhòp cạnh ngắn của ô bản.
Chọn h
b
là số nguyên theo cm, đồng thời đảm bảo điều kiện cấu tạo:
h
s
h
min
(đối với sàn nhà dân dụng h
min
= 6 cm)
Ô
sàn
L
ng
(m)
L
d
(m)
Tỷ số
Diện tích
(m
2
)
Loại ô bản
Chiều dầy h
s
(cm)
Chọn h
s
(cm)
S1
4.5
5
1.1
22.5
sàn 2 phương
12.5
12
S2
2.3
9.0
3.9
20.7
sàn 1 phương
11.5
12
Bảng 2.2: Chiều dày sàn và phân loại ô sàn
Chọn sơ bộ chiều dày sàn h
s
= 120 mm.
2.3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẢN SÀN
2.3.1. Tải trọng thường xuyên
Bao gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo sàn:
g = g
i
.n
gi
trong đó:
g
i
– trọng lượng bản thân lớp cấu tạo thứ i;
n
gi
– hệ số độ tin cậy thứ lớp thứ i;
Hình 2.2: Các lớp cấu tạo sàn
2.3.2. Tải trọng tạm thời
- Tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn lấy theo TCVN 2737 –1 995
p
tt
= p
tc
x n
p
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 14
trong đó:
p
tc
– tải trọng tiêu chuẩn lấy theo bảng 3 TCVN 2737 – 1995 phụ thuộc
vào công năng cụ thể các phòng;
n
p
– hệ số độ tin cậy;
Do khi số tầng nhà càng tăng lên, xác suất xuất hiện đồng thời tải trọng sử dụng ở
tất cả các tầng giảm, nên khi thiết kế các kết cấu thẳng đứng của nhà cao tầng sử dụng
hệ số giảm tải. Trong TCVN 2737 : 1995 theo mục 4.3.4 của có qui đònh như sau:
Đối với các phòng nêu ở các mục 1,2,3,4,5 bảng 3 (TCVN 2737-1995), nhân với
hệ số
1A
(khi A>A
1
= 9 m
2
)
1
1
/
6.0
4.0
AA
A
Đối với các phòng nêu ở mục 6,7,8,9,10,12,14 bảng 3 (TCVN 2737-1995), nhân
với hệ số
2A
(khi A > A
2
=36 m
2
)
2
2
0.5
0.5
/
A
A A
trong đó:
A – diện tích chòu tải (m
2
);
Hệ số độ tin cậy:
2
200 / ; 1.3
tc
p
p daN m n
;
2
200 / ; 1.2
tc
p
p daN m n
;
Kết quả tính tónh tải và hoạt tải sàn theo các bước như trên được cho trong bảng sau:
STT
Các lớp cấu tạo
g
i
(kN/m
3
)
)(mm
i
n
i
g
c
tc
(kN/m
2
)
g
c
tt
(kN/m
2
)
1
Gạch ceramic
20
10
1.1
0.20
0.22
2
Vữa lót
18
30
1.3
0.54
0.70
3
sàn BTCT
25
120
1.1
3.00
3.30
4
Vữa trát trần
18
15
1.3
0.27
0.35
5
Trần treo
1.2
1.00
1.20
Tổng
5.01
5.77
Bảng 2.3: Giá trò tĩnh tải các lớp cấu tạo của ô sàn
Tổng g
s
tt
= 5.77 (kN/m
2
)
Ký hiệu
Diện tích
(m
2
)
Hệ số
Hoạt tải tiêu chuẩn
(kN/m
2
)
Hệ số tin cậy n
Hoạt tải tính toán
(kN/m
2
)
S1
22.5
1.0
2
1.2
2.4
S2
20.7
1.0
2
1.2
2.4
Bảng 2.4: Giá trò hoạt tải của ô sàn
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 15
2.3.3. Tải trọng tường xây
Tường bao che dày 20cm, g =3.3 kN/m
2
, chiều cao của tường là 2.7m, tổng chiều
dài của tường là 252m (theo bản vẽ kiến trúc).
Tường ngăn dày 10cm, g =1.8 kN/m
2
, chiều cao của tường là 2.7m, tổng chiều dài
của tường là 320m (theo bản vẽ kiến trúc).
Trọng lượng tường ngăn trên sàn được qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn
(mang tính chất gần đúng). Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ đi 30% diện
tích lỗ cửa) tính theo công thức sau:
. . .
.70%
qd
t t t
t
nl h
g
A
trong đó:
n - hệ số độ tin cậy, n = 1.3;
l
t
- chiều dài tường;
h
t
- chiều cao tường;
i
- trọng lượng đơn vò tường.
=>
. . .
.70%
qd
t t t
t
nl h
g
A
=
1.3 0.7 2.7
(1.8 320 3.3 252) 2.7
(30 45 3.9 2 9)
kN/m
2
2.4. TÍNH TOÁN CÁC Ô BẢN SÀN
2.4.1. Tính toán ô bản kê 4 cạnh S1
Sau khi đã bố trí hệ dầm trực giao, các ô sàn có kích thước nhỏ hơn 6m, các ô sàn
này thuộc loại bản kê 4 cạnh, có thể tính theo bản độc lập hoặc bản liên tục
- Ở đây các ô bản kê được tính như bản liên tục
- Tính bản theo sơ đồ đàn hồi - các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm
- Cắt ô bản theo cạnh ngắn và cạnh dài với các dải có bề rộng 1m để tính
Hình 2.3: Sơ đồ tính sàn
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 16
2.4.1.1. Sơ đồ tính
Ta xét tỉ số h
d
/h
s
để xác đònh liên kết giữa cạnh bản sàn với dầm. Do đó các ô bản
có cùng một sơ đồ tính là ngàm 4 cạnh như hình 2.4.
Hình 2.4: Sơ đồ tính và vò trí moment ở nhòp và gối theo 2 phương
Bản thuộc loại kê 4 cạnh do tỉ số l
d
/l
ng
< 2, thuộc loại ô bản số 9.
2.4.1.2. Xác đònh nội lực
- Do các cạnh của ô bản liên kết với dầm là ngàm nên ứng với ô thứ 9 trong 11
loại ô bản
- Mômen dương lớn nhất ở giữa nhòp
M
1
= M’
1
+ M”
1
= m
11
.P’ + m
i1
.P”
M
2
= M’
2
+ M”
2
= m
12
.P’ + m
i2
.P”
P’ = q’.l
1
.l
2
P” = q”.l
1
.l
2
q’ = p/2
q” = g + p/2
trong đó:
g – tónh tải ô bản đang xét
p – hoạt tải ô bản đang xét
m
i1
: i là số ký hiệu loại ô bản đang xét
- Mômen âm lớn nhất trên gối
M
I
= k
91
.P
M
II
= k
92
.P
P = q.l
1
.l
2
q = g
s
tt
+ p
tt
+ g
t
tt
trong đó:
P – tổng tải trọng tác dụng lên ô bản
m
i1
, m
i2
, m
k1
, m
k2
: các hệ số được xác đònh bằng cách tra bảng phụ thuộc vào
tỷ số l
2
/l
1
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 17
- Kết quả nội lực được tính toán theo bảng sau:
Ô bản
Kích thước
Tỷ số
g
s
tt
(kN/m
2
)
g
t
qd
(kN/m
2
)
p
s
tt
(kN/m
2
)
P
(kN)
P'
(kN)
P''
(kN)
l
ng
(m)
l
d
(m)
S1
4.5
5.0
1.1
5.77
2.7
2.4
244.64
27
217.64
m
11
m
12
Các hệ số
Giá trò Mômen (kNm/m)
m
91
m
92
k
91
k
92
M
1
M
2
M
I
M
II
0.0456
0.0259
0.0194
0.0161
0.045
0.0372
5.45
4.19
11.01
9.10
Bảng 2.6: Bảng giá trò nội lực ô bản kê bốn cạnh
2.4.1.3. Tính toán cốt thép
Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m theo cả 2 phương và được tính
toán như cấu kiện chòu uốn.
Giả thiết:
a = 2cm: khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép chòu kéo
o
h
: chiều cao có ích của tiết diện
12 2 10
o s
h h a cm
b = 100cm: bề rộng tính toán
2
1 1 2
b b o
M
R bh
0b b
s
s
R bh
A
R
Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép
:
min max
.
s
o
A
b h
với :
max
.
b b
R
s
R
R
0.85 170
0.596 3.83%
2250
x
R
: phụ thuộc vào cấp độ bền của bê tông
b
= 0.85 đối với bê tông nặng
Theo TCVN qui đònh
%05.0
min
, chọn
min
0.1%
Bê tông B30
Cốt thép CI
R
b
R
bt
E
b
R
R
s
R
sc
E
s
(Mpa)
(Mpa)
(MPa)
(Mpa)
(Mpa)
(Mpa)
17
1.2
32.5x10
3
0.596
225
225
2.1x10
4
Bảng 2.7: Đặc trưng vật liệu
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 18
- Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng sau:
Ô
bản
Môment
(kNm/m)
A
A
a
tt
(cm
2
)
Thép chọn
min
(%)
(%)
max
(%)
Kiểm
tra
(mm)
a
(mm)
A
a
(cm
2
)
S1
M
1
5.45
0.032
0.033
2.46
6
110
2.57
0.1
0.26
4.50
Thoả
M2
4.19
0.025
0.025
1.89
6
150
1.88
0.1
0.19
4.50
Thoả
MI
11.01
0.065
0.067
5.06
8
100
5.02
0.1
0.50
4.50
Thoả
MII
9.10
0.054
0.055
4.16
8
120
4.19
0.1
0.42
4.50
Thoả
Bảng 2.8: Bảng tính toán cốt thép các ô bản kê bốn cạnh
Ghi chú:
Khi thi công, thép chòu moment âm ở 2 ô bản kề nhau sẽ lấy giá trò lớn để bố trí.
2.4.1.4. Bố trí cốt thép
Ghi chú: Cốt thép bố trí trên bản vẽ KC-01/08 có thể sai khác so với tính toán để tiện
lợi hơn khi thi công nhưng vẫn đảm bảo an toàn.
2.4.2. Tính toán ô bản 1 phương S2
Các giả thiết tính toán:
Các ô bản 1 phương được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của
ô bản kế cận
Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi
Cắt 1 m theo phương cạnh ngắn để tính.
2.4.2.1. Xác đònh sơ đồ tính
Liên kết giữa các ô bản là liên kết 2 đầu khớp
Hình 2.5: Sơ đồ tính bản 1 phương
2.4.2.2. Xác đònh nội lực
Các giá trò momen tính theo công thức sau:
Momen nhòp:
2
1
8
n
M ql
Momen gối: thép được đặt theo cấu tạo
trong đó:
q: tải trọng toàn phần
ĐỒ ÁN ÁN TỐT NGHIỆP KSXD K 2003 ĐỀ TÀI: CHUNG CƯ NGỌC LAN
GVHD : Ths.KHỔNG TRỌNG TOÀN PHẦN II: KẾT CẤU
SVTH: TỪ TRUNG HIẾU MSSV: 103104051 Trang 19
ttqd
t
tt
s
pggq
Kết quả nội lực được tính toán theo bảng sau:
Ký hiệu
Nhòp
Tónh tải
(kN/m
2
)
Hoạt tải
(kN/m
2
)
Tải trọng toàn phần
(kN/m
2
)
Moment
(kNm/m)
L(m)
g
s
tt
g
t
qđ
P
s
tt
q
M
nh
S2
2.3
5.77
2.7
2.4
10.87
7.19
Bảng 2.9: Kết quả nội lực
2.4.2.3. Tính toán cốt thép
Bê tông B30
Cốt thép CI
R
b
R
bt
E
b
R
R
s
R
sc
E
s
(Mpa)
(Mpa)
(MPa)
(Mpa)
(Mpa)
(Mpa)
17
1.2
32.5x10
3
0.596
225
225
2.1x10
4
Bảng 2.10: Đặc trưng vật liệu
Cốt thép của ô bản được tính như cấu kiện chòu uốn
Giả thiết:
a=2cm: khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép chòu kéo
h
o
: chiều cao có ích của tiết diện
12 2 10
o s
h h a cm
b = 100cm: bề rộng tính toán
2
1 1 2
b b o
M
R bh
0b b
s
s
R bh
A
R
Sau khi tính toán cốt thép phải kiểm tra hàm lượng cốt thép
:
min max
.
s
o
A
b h
với :
max
.
b b
R
s
R
R
R
: phụ thuộc vào cấp độ bền bê tông
b
= 0.85 đối với bê tông nặng
Theo TCVN qui đònh
%05.0
min
, chọn
min
0.1%
Kết quả tính toán cốt thép trình bày trong bảng sau:
Ô
bản
Mômen
(kNm/m)
A
A
a
tt
(cm
2
)
Thép chọn
min
(%)
(%)
max
(%)
Kiểm
tra
(mm)
a
(mm)
A
a
(cm
2
)
S2
7.19
0.042
0.043
3.27
8
150
3.35
0.1
0.33
4.50
Thoả
Bảng 2.11: Bảng tính toán cốt thép các ô bản 1 phương