***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Mở đầu
Mở đầu
Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ quan trọng nhất của một sinh viên trớc khi ra trờng. Đây là một bài
tập tổng hợp kiến thức tất cả các môn học chuyên ngành mà sinh viên đợc học tập trong suốt
những năm còn ngồi trên ghế nhà trờng. Đây là giai đoạn tập dợt, học hỏi cũng nh là cơ hội thể
hiện những gì sinh viên đã thu nhận đợc trong thời gian vừa qua.
Đối với đất nớc ta hiện nay, việc đáp ứng nhu cầu nhà ở cho dân c đô thị là một vấn đề khá
bức xúc và đang đợc đầu t phát triển mạnh. Nhà chung c cao tầng là một hớng phát triển phù
hợp và có nhiều tiềm năng. Việc thiết kế kết cấu và tổ chức thi công một ngôi nhà cao tầng tập
trung nhiều kiến thức cơ bản, thiết thực đối với một kỹ s xây dựng. Chính vì vậy đồ án tốt nghiệp mà
em nhận là một công trình cao tầng có tên "Tổ hợp nhà ở tiêu chuẩn cao" (high quality
apartments).
Đồ án tốt nghiệp đợc thực hiện trong 15 tuần với nhiệm vụ tìm hiểu kiến trúc, thiết kế kết cấu,
lập biện pháp kỹ thuật, biện pháp tổ chức thi công công trình. Kết hợp những kiến thức đợc các
thầy, cô trang bị trong 5 năm học cùng sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt là đợc sự hớng dẫn
nhiệt tình, chu đáo của các thầy giáo hớng dẫn đã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của
mình. Tuy nhiên do thời gian thực hiện có hạn và kinh nghiệm thực tế còn thiếu nên đồ án này khó
trành khỏi những sai sót và hạn chế.
Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo :
+ Thầy Trần sơn .
+ Thầy Đoàn ngọc tranh.
+ Ths.Ks lê đức Thành.
đã nhiệt tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Đồng thời em cũng xin đ-
ợc cảm ơn những thầy, cô giáo, các bạn sinh viên trong trờng đã chỉ bảo em rất nhiều trong quá
trình học tập để trở thành một ngời kỹ s xây dựng.
Sinh viên: Nguyễn Thanh Bình.
Phần một
Kiến trúc
Kiến trúc
mở rộng đô thị, nhu cầu nhà ở ngày càng trở nên cấp bách.
Xây dựng nhà ở cho dân c đô thị phải đợc cân nhắc đến qui hoạch chung của thành phố,
tránh tình trạng nhà chia lô xây dựng ồ ạt trớc đây ảnh hởng đến mỹ quan đô thị. "Tổ hợp nhà ở
tiêu chuẩn cao" là một mô hình nhà ở chung c phù hợp với tốc độ phát triển hiện nay của Hà Nội.
Các căn hộ đợc thiết kế phù hợp nhu cầu đa dạng của các hộ gia đình với tiêu chuẩn cao về
diện tích, thông gió và chiếu sáng. Ngoài ra các tầng dới của chung c còn đợc sử dụng làm các
tầng siêu thị , bán hàng, giải khát và văn phòng phục vụ nhu cầu mua sắm và của ngời dân sống
trong chung c.
Chung c đợc thiết kế hai tầng hầm sử dụng làm khu vực để xe và bố trí khu vực thu rác thải,
phòng kỹ thuật có máy phát điện phục vụ thang máy cho chung c và một phòng máy bơm. Các
bể nớc và bể phốt đợc bố trí dới nền công trình ngoài phạm vi tầng hầm. Ngoài ra ở tầng 13 bố trí
Nguyễn Thanh Bình
Trang 2
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
thêm bể nớc
3
80m
phòng hoả và tầng 26 phần mái bố trí thêm ba bể nớc có khối tích
3
120m
dùng cho sinh hoạt.
Hai tầng dới cùng đợc sử dụng làm siêu thị bán hàng, trong đó tầng 1 đợc dùng làm sảnh đón
khách vào siêu thị và sảnh đón khách vào chung c riêng. Hai tầng 3 và 4 đợc sử dụng làm văn
phòng cho thuê. Năm tầng siêu thị và văn phòng này đợc bố trí thêm hai cầu thang bộ để tách
giao thông theo phơng đứng. Khu vệ sinh chung của các tầng này đợc bố trí tập trung và các đều
các khu vực bán hàng và văn phòng đảm bảo khoảng cách yêu cầu và thuận tiện cấp thoát n-
ớc.
Chung c có hai tầng kỹ thuật ở vị trí tầng 5 và tầng 26 để đặt máy móc và các thiết bị dự trữ
nhằm duy trì hoạt động thờng xuyên của hệ thống thang máy phục vụ. Các tầng này có chiều
tạo thêm diện tích chiếu sáng và thông gió. Hệ thống cửa đi và cửa sổ bố trí hợp lý tạo luồng gió tự
nhiên thông thoáng tất cả các phòng. Hệ thống các tờng ngăn phòng bố trí thoáng tạo không
gian mở đó gió và thông gió tự nhiên tốt.
Hệ thống thang bộ và thang máy bố trí tập trung ở giữa công trình nên các căn hộ nằm xung
quanh chu vi nhà, tiện cho việc đón gió và ánh sáng tự nhiên. Để đáp ứng nhu cầu tiện nghi cao
của nhà ở, các căn hộ có thể bố trí điều hoà nhiệt độ và quạt thông gió
Nhu cầu ánh sáng tự nhiên của công trình nhà ở là rất quan trọng. Các phòng ở có hệ thống
cửa và vách kính bố trí hợp lý với tỷ lệ diện tích cửa trên diện tích phòng là 0.6. Ngoài ra cần bố trí
hệ thống chiếu sáng nhân tạo phục vụ cho các phòng ở và phòng làm việc. Các tầng hầm phục
vụ mục đích để xe nên chỉ cần hệ thống chiếu sáng nhân tạo là đủ.
III. Thiết kế hệ thống cấp nớc, điện:
Nớc cấp cho công trình đợc lấy từ hệ thống cấp nớc thành phố trữ trong hai bể nớc ngầm. Nhở
hệ thống máy bơm, nớc đợc bơm lên các bể chứa trên tầng 13 và trên tầng 26. Từ các bể trên
cao này, các ống dẫn nớc lấy nớc phục vụ cho các căn hộ ở từng tầng. Các ống dẫn nớc này đ-
ợc đặt trong hộ kỹ thuật bố trí trong các phòng vệ sinh của từng căn hộ và trong phòng vệ sinh
của các tầng siêu thị và văn phòng.
Các đờng ống thoát nớc cũng đợc dẫn từ các phòng vệ sinh xuống bể phốt và bể chứa nớc
thải ngầm dới nên công trình. Các đờng ống này cũng đợc đặt cùng hệ thống đờng ống cấp nớc
trong các hộp kỹ thuật.
Hệ thống điện đợc lẫy từ mạng lới điện thành phố đợc đa đến từng căn hộ ngầm trong các
hôpj kỹ thuật bố trí trong phòng khách và chạy ngầm trong tờng đến các vị trí ổ cắm cho các thiết
bị điện. Đờng cáp truyền hình, cáp điện thoại cũng đợc bố trí ngầm trong các hộp kỹ thuật này.
Điện và nớc đợc đo chỉ số bằng công tơ cho từng hộ gia đình. Tuy nhiên nhà ở chung c này
còn có điểm bất tiện là khồn bố trí đợc hệ thống cung cấp gas đến từng hộ gia đình vì việc mua
gas lẻ theo bình của từng căn hộ là khá bất tiện, không phù hợp với nhu cầu nhà ở cao cấp hiện
nay.
IV. Thiết kế phòng cháy, chữa cháy:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 3
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
Nguyễn Thanh Bình
Trang 4
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Phần hai
kết cấu
kết cấu
(45%)
Giáo viên hớng dẫn : Đoàn ngọc tranh.
Nhiệm vụ thiết kế :
- Chọn giải pháp kết cấu tổng thể công trình.
- Chọn sơ bộ kích thớc cấu kiện
- Xác định các dạng tải trọng tính toán.
- Phân tích dao động công trình.
- Xác định tải trọng gió động và tải trọng động đất.
- Gán tải và phân tích nội lực công trình.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 5
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
- Thiết kế sàn điển hình.
- Thiết kế các cột và dầm chính.
- Thiết kế lõi thang máy.
- Thiết kế cầu thang bộ tầng điển hình.
- Thiết kế sàn điển hình.
- Thiết kế móng.
Các bản vẽ kèm theo :
- 01 bản vẽ cột C1 và cột C4.
là các vị trí dầm dới tờng bao xung quanh nhà và dầm nối giữa các lõi vách ở khu vực thang. Sàn
các tầng 2 đến tầng 5 do có bố trí thêm thang bộ nên tại các vị trí thang bộ có đặt các dầm đỡ
bản thang.
Do chiều cao toàn bộ nhà lớn, việc bố trí hệ thống lõi ở giữa nhà cần kết hợp với các vách hình
chữ L ở bốn góc biên nhà nhằm tăng đáng kể độ cững công trình (cách xa trọng tâm nhà) và làm
giảm đáng kể chuyển vị ngang của lõi.
II. Chọn vật liệu và sơ bộ tiết diện:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 6
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
1. Chọn vật liệu:
- Cầu thang chọn bê tông mác 200 có Rn=90
2
/ cmkG
.
- Sàn, cột và lõi chọn bê tông mác 350 Rn=155
2
/ cmkG
.
- Cốt thép: + Cốt thép chịu lực dùng thép AIII có Ra=3200
2
/ cmkG
.
+ Cốt chịu lực trong dầm, thang dùng thép AII có Ra= 2800
2
/ cmkG
.
+ Cốt đai dùng thép AI có Ra= 2100
2
=
Chọn chiều dày sàn là
24=
s
h
cm.
Kích thớc tiết diện dầm đợc chọn nh sau:
+ Dầm bao xung quanh nhà trên các trục A, B, E, F và trục 1, 2, 5, 6 chọn chiều cao tiết diện:
dd
lh
ữ=
12
1
8
1
Tính theo chiều dài nhịp lớn nhất, có:
cmh
d
79
12
950
==
Do yêu cầu về kiến trúc không cao tại những vị trí này nên có thể chọn chiều cao dầm khá lớn
và
250
d
b
.
b. Chọn tiết diện cột:
Sơ bộ chọn kích thớc cột theo công thức sau:
n
yc
R
N
F ).5,12,1( ữ=
N: lực nén lớn nhất tác dụng lên chân cột.
R
n
: cờng độ tính toán của bêtôngmác 350 có R
n
=155kg/cm
2
.
Ta có mặt bằng phân tải sơ bộ cho một cột giữa nh hình vẽ.
Giả sử chọn tiết diện cột là (120x120)cm.
Tính toán sơ bộ lực nén lớn nhất tác dụng lên
chân cột ở tầng 1:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 7
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Tải trọng tác dụng lên chân cột tầng1 :
N=N
và điều kiện
svl
FF 015.0
. Trong đó
vl
F
là tổng diện tích tiết diện các lõi và vách và
s
F
là diện tích sàn tầng
điển hình. Ta có:
2
1319]25.2)96.3(9)2/5.996(9)2/5.99[(4 mF
s
=ì++ì+++ì+=
2
79.191319015.0015.0 mxFF
svl
==
.
Ta chọn chiều dày các lõi giữa nhà có chiều dày là
cm
l
35=
, các phần vách phụ ngăn lõi
chọn
cm
l
15
chính xác hơn sự làm việc của hệ kết cấu.
Các tầng kỹ thuật và tầng café quay trên cùng đợc khai báo gần đúng là có mặt bằng hình
vuông. Tải trọng phân bố đều lên sàn. Tải trọng do gió và động đất phụ thuộc cao trình đợc đặt tại
các nút cột của tầng. Sàn đợc coi là cứng vô cùng trong mặt phẳng làm việc của nó sẽ truyền tải
trọng ngang đến vách , lõi, cột theo tỷ lệ độ cứng của chúng. Lúc này ta coi khối lợng tập trung
của một tầng nhà đặt trên mức sàn bên dới.
Các loại tải trọng đợc xét đến là:
+ Tải trọng bản thân các kết cấu chịu lực. Khai báo khung không gian các phần tử frame (dầm,
cột) và các phần tử shell (các sàn có khai báo), sap tính tải trọng bản thân của chúng với hệ số v -
ợt tải khai báo là selfweigh=1.1.
+ Tải trọng phụ thêm do các lớp cấu tạo sàn, trần kỹ thuật
Nguyễn Thanh Bình
Trang 8
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
+ Tải trọng bản thân tờng. Tờng 220 xung bao xung quanh nhà đợc khai báo lên các dầm biên
với hệ số giảm tải do có xét đến các lỗ cửa. Tờng ngăn 110 và 220 trên các sàn tầng nhà ở đợc qui
về tải trọng phân bố đều trên sàn.
+ Hoạt tải cho các tầng và các khu vực phụ thuộc mục đích sử dụng (làm phòng ở, văn phòng
làm việc, bán giải khát, siêu thị, hành lang )
+ Tải trọng gió gồm gió tĩnh và gió động (do công trình cao trên 40m và có tần số dao động của
một số dạng dao động nhỏ hơn 1.3).
+ Tải trọng động đất (công trình là nhà cao tầng yêu cầu chống động đất cấp 7).
III. Xác định tải trọng tác động lên công trình:
Tải trọng tác động lên công trình xác định theo tiêu chuẩn 2737-95.
1. Tĩnh tải:
Tĩnh tải công trình bao gồm trọng lợng bản thân các cấu kiện, trong đó khi khai báo kết cấu
nhà vào chơng trình phân tích kết cấu SAP2k các cấu kiện sàn, dầm, cột, vách, lõi đ ợc Sap tự tính
trọng lợng bản thân với hệ số vợt tải selfweight lấy =1.1. Còn lại trọng lợng các lớp sàn, trọng lợng t-
ờng không khai báo ta bóc tải và đặt phân bố trên sàn hay dầm tơng ứng. Các hệ số vợt tải đợc
Tổng 110.88
+Sàn các tầng siêu thị và cửa hàng giải khát:
III
Sàn các tầng 2:5
1 Vật liệu nhẹ phủ sàn dày 0.6 10 1.1 11.00
2 Trần kỹ thuật 15 1.1 16.50
Tổng 27.50
+ Sàn tầng hầm:
V
Sàn tầng hầm
1 Lớp vữa xi măng mác 50 dày 30 54 1.1 59.40
2 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27 1.1 29.70
3 Bả vetonic sơn trắng 3 1.1 3.30
Tổng 92.40
+ Tĩnh tải do tờng 220 xây bao xung quanh nhà đợc đặt phân bố trên dầm xung quanh nhà dới
tờng còn tờng 110 ngăn các phòng đợc qui thành tải trọng phân bố đều trên sàn:
- Tải trọng tĩnh do tờng xây 220
Phần xây gạch : 1800ì0,22ì1,1 = 435,6kg/m2
Lớp trát 1800ì0,03ì1,3 = 70,2kg/m2
Cộng = 505,8kg/m2
- Tải trọng tĩnh do tờng xây 110
Phần xây gạch : 1800ì0,11ì1,1 = 217,8kg/m2
Lớp trát 1800ì0,03ì1,3 = 70,2kg/m2
Cộng = 288 kg/m2
+ tải trọng do bể nớc:
- Tầng13 : thể tích bể nớc dùng cho chữa cháy 80m
3
=> Trọng lợng bể: P
b
=80000 Kg
3 Hoạt tải trên ban công 400 1.2 480.00 1.00 480.000
4 Hoạt tải phòng ăn uống+cửa hàng) 400 1.2 480.00 0.56 270.792
5 Hoạt tải mái 75 1.3 97.50 1.00 97.500
3. Hoạt tải do gió:
Tải trọng gió bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động.
a. Gió tĩnh:
Công thức xác định tải trọng gió tĩnh tính toán là:
CKWnW
0
=
Trong đó:
n: Hệ số vợt tải lấy n=1.2.
0
W
: Tải trọng gió tiêu chuẩn vị trí xây dựng công trình.
Công trình đợc xây dựng tại Hà Nội nên thuộc khu vực II-B, dạng địa hình C. Ta có
2
0
/95 mkGW =
K: hệ số phụ thuộc cao trình nhà.
Tính toán gió tĩnh cho công trình theo hai phơng X và Y, lập đợc bảng kết quả thể hiện trong
Bảng 1 của phụ lục.
b. Gió động:
Ta tiến hành chạy dao động của công trình theo sơ đồ không gian với các khối lợng của tờng,
vách ngăn và hoạt tải dài hạn phân bố vào các nút chính của từng tầng. Số dạng dao động xét
đến với kết cấu không gian là 9 dạng. Kết quả các chu kỳ dao động và từ đó tính đợc các tần số
dao động của công trình cho trong bảng sau:
Dạng dao động T
xi
f
: Hệ số đợc xác định theo công thức :
=
=
=
n
j
iji
n
j
Fjji
i
My
Wy
1
2
1
Nguyễn Thanh Bình
Trang 11
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Với
ji
y
:Chuyển vị ngang ứng với từng dạng dao động i của trọng tâm phần công trình thứ j.
Bảng các chuyển vị ngang của công trình theo các dạng dao động đợc xuất từ file kết quả
chuyển vị của SAP 2000 nh sau:
7
1.508E-04
1.712E-
04 -4.843E-04 -5.071E-04 -5.883E-04 5.868E-04
8
1.844E-04
1.991E-
04 -5.262E-04 -5.453E-04 -5.394E-04 5.258E-04
9
2.129E-04
2.274E-
04 -5.563E-04 -5.703E-04 -4.549E-04 4.284E-04
10
2.419E-04
2.560E-
04 -5.733E-04 -5.813E-04 -3.403E-04 3.019E-04
11
2.714E-04
2.847E-
04 -5.763E-04 -5.778E-04 -2.036E-04 1.554E-04
12
3.012E-04
3.133E-
04 -5.651E-04 -5.597E-04 -5.446E-05 1.613E-06
13
3.310E-04
3.418E-
04 -5.396E-04 -5.274E-04 9.667E-05 -1.551E-04
14
3.608E-04
22
5.820E-04
5.722E-
04 1.729E-04 2.074E-04 2.301E-04 -1.889E-04
23
6.062E-04
5.934E-
04 2.756E-04 3.048E-04 7.816E-04 -3.038E-05
24
6.259E-04
6.135E-
04 3.764E-04 3.982E-04 -8.833E-05 1.364E-04
25
6.519E-04
6.326E-
04 4.739E-04 4.861E-04 -2.602E-04 3.021E-04
26
6.737E-04
6.508E-
04 5.680E-04 5.673E-04 -4.310E-04 4.563E-04
27
6.984E-04
6.713E-
04 6.739E-04 6.538E-04 -6.271E-04 6.144E-04
28
7.226E-04
6.976E-
04 7.766E-04 7.406E-04 -8.165E-04 7.694E-04
Để tính đợc gió động ta phải tính khối lợng từng tầng đa về trọng tâm của các tầng đó. Các
tầng chính là các phần thứ j của công trình, khối lợng của chúng bằng trọng lợng từng tầng chia
.
+
2
K
: hệ số tính đến giải pháp kết cấu sử dụng
5.15.0
2
ữ=K
. Lấy
5.1
2
=K
.
+
i
S
0
: giá trị tải trọng động đất ứng với dao động riêng thứ i của công trình xác định
theo công thức:
ikiki
KAQS
0
=
Với: +
k
Q
là trọng lợng của phần công trình đặt tại điểm thứ k.
.
+
ik
: hệ số phụ thuộc biến dạng công trình:
=
=
=
n
k
kik
n
k
kik
kiik
xQ
xQ
x
1
2
1
Tính toán động đất với 3 dạng dao động đầu tiên của công trình, kết quả tính đợc thể hiện
trong Bảng 4 của phụ lục.
Với các tải trọng gió động ứng với các dạng dao động riêng của công trình ta sẽ có nội lực t-
ơng ứng với từng dạng dao động, nội lực đó đợc tổ hợp dạng
2
i
N
Tính theo trạng thái giới hạn: Phơng pháp này tính cấu kiện bê tông cốt thép ứng lực trớc
sau đó kiểm tra trong giai đoạn sử dụng.
Phơng pháp cân bằng tải trọng:
+ Đây là phơng pháp tính toán với giả thiết lực kéo căng cáp ứng suất trớc tạo thành hợp lực
cân bằng với tổng tải trọng bản thân cấu kiện.
+ ở trạng thái cân bằng, có:
Độ võng f=0 ; mômen M=0, trong sàn chỉ còn ứng suất nén trong bê tông:
F
N
cos
=
áp lực phân bố do cáp lực nén của cáp trong bê tông là:
2
8
L
Ne
w =
Trong đó:
w: Tải trọng phân bố đều bới cáp parabol.
N: ứng lực trớc có hiệu.
e: khoảng cách từ tâm tiết diện tới điểm xa nhất của parabol cáp ứng lực trớc.
Đối với sàn làm việc theo hai phơng kê bốn cạnh, ứng lực trớc thiết kế cho hai phơng sẽ liên
quan chặt chẽ đến nhau. Tuy nhiên nguyên tắc cơ bản của cân bằng tải trọng vẫn giữ nguyên và
Cách tính toán sàn ULT theo phơng pháp cân bằng tải trọng phù hợp với quan điểm tính toán
cấu kiện bê tông cốt thép ULT hơn cả nên trong đồ án này em chọn cách tính sàn theo phơng
pháp cân bằng tải trọng.
Cáp đợc bố trí theo phơng vuông góc với dải sàn tính toán theo dạng parabol võng ở giữa nhịp
và vồng lên ở gối. Khi phân tích biểu đồ nội lực của sàn tầng điển hình bằng chơng trình phân tích
kết cấu SAP2000, ta bố trí cáp ƯLT theo biểu đồ mômen. Sàn làm việc theo 2 phơng nhng khi tính
toán để đảm bảo tính kinh tế ta tính cáp theo phơng ngắn. Quan niệm tính toán sàn theo bản làm
kê hai cạnh cũng đợc lựa chọn dựa trên biều đồ mômen do tĩnh tải và hoạt tải gây ra. Sau khi tính
đợc số cáp bố trí, ta kiểm tra cờng độ của bê tông và thép trong các giai đoạn thi công và sử
dụng sàn ở vị trí ứng suất trong bê tông và cốt thép lớn nhất. Việc kiểm tra đ ợc tiến hành theo 3
cách:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 14
q
N
N
w
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Cách 1: Kiểm tra đợc tính bằng tay với giả thiết vị trí tiết diện có mômen lớn nhất là vị trí có
ứng suất lớn nhất và lực nén trong cáp chỉ theo 1 phơng. Cách kiểm tra này em áp dụng
cho việc kiểm tra tại tiết diện giữa nhịp dải sàn tính toán 2-3 và C-D. Nếu kiểm tra các tiết
diện giữa nhịp 2-3 và C-D đảm bảo an toàn thì cáp tại các ô sàn còn lại đợc bố trí tơng tự.
Cách 2: Do trong thực tế sàn không chỉ làm việc theo 1 phơng, mặt khác nội lực của sàn có
thể lấy kết quả của SAP2000 với các trờng hợp tĩnh tải (kiểm tra giai đoạn buông cốt thép)
và trờng hợp tĩnh tải+hoạt tải (giai đoạn sử dụng). ứng lực trớc cho sàn không khai báo đợc
trong SAP (cũng nh các phần mềm phân tích kết cấu khác nh STAADIII, SAFE ) sẽ đợc cộng
thêm vào ứng suất tính toán đợc theo SAP. Các tiết diện kiểm tra là các tiết diện có
maxx
M
chuẩn 2737-95. Khi chạy nội lực và ứng suất, các phần tử dầm, cột, vách và sàn đều đợc chia nhỏ
để nội lực trong sàn gần đúng nhất.
. Tính dải sàn nhịp 2-3:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 15
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
a. Vật liệu :
+ Bê tông mác 350,
2
/155 cmkGR
n
=
,
2
/11 cmkGR
k
=
.
Cờng độ bê tông theo ACI:
2
/5.227
2.1
35078.0
2.1
#78.0
cmkG
BT
f
c
.
Cốt thép thờng chọn thép AIII có
2
/3600 cmkGR
a
=
.
b. Bổ trí cáp:
Chiều dày bản đã chọn theo bản làm việc theo hai phơng =240. Cáp đợc bố trí dạng parabol
theo trục 1-6 võng xuống ở giữa các nhịp và vồng lên ở các gối. Đối với cáp ở biên, tâm cảu neo
trùng với tâm sàn và khoảng cách từ điểm võng nhất của cáp parabol đến mép dới sàn là 60mm.
Đối với các nhịp giữa, cáp bố trí dạng parabol vồng lên ở các vị trí gối (chịu mômen âm) và
võng xuống ở giữa nhịp cách mép sàn một khoảng là 60mm.
1. Tải trọng:
- Trọng lợng bản thân:
Sàn tầng điển hình
q(kG/m2)
1 Lát gạch Tacera 300x300 16.8
2 Lớp vữa xi măng mác 50 dày 30 54
3 Sàn bê tông cốt thép dày 240 600
4 Trát trần vữa xi măng mác 50 dày 15 27
5 Bả vetonic sơn trắng 3
Tổng 700.8
- Hoạt tải phòng ở : q = 240
2
/ mkG
.
2. Hao ứng suất:
ứng suất căng ban đầu:
pupi
p
ff
f
+
=
,
p
p
E
Lf ì
=
Trong đó
p
f
là ứng suất trung bình trong cáp:
2
/13244
2
1253813950
cmKGf
p
=
+
=
.
mmm
E
lf
p
268268.0
ứng suất trung bình sau khi kể đến hao ứng suất do ma sát và biến dạng neo là:
2
/1294729713244 cmKGff
fptb
===
.
c. Các hao khác:
Hao ứng suất do bê tông bị co ngót, do từ biến và do sự chùng ứng suất của cáp phụ thuộc
vào độ ẩm của bê tông khi tiến hành căng sau, khoảng thời gian giữa thời điểm sau khi căng truớc
và thời gian tính lực còn lại Ta lấy một cách gần đúng tổng các tổn hao này là
2
/2200 cmKG
.
ứng suất có hiệu lúc này là:
2
/10747220012947 cmKgf
pe
==
.
Diện tích tiết diện một bó cáp T15 là
22
4.1140 cmmm =
. Ta có lực căng trong 1 cáp là:
150454.110747
1
=ì=
cap
N
KG
3. Chọn tải trọng cân bằng:
1
==+=
mKG
h
Lw
N
b
/58320
09.08
94.518
8
2
1
2
=
ì
ì
=
ì
=
kGN
cap
7.14630
1
=
nên số cáp yêu cầu cho 1m dài là:
)./(88.3
15045
58320
1
)/(91.2
15045
43740
1
mcap
N
N
n
cap
===
.
Chọn số cáp cho 1m dài sàn theo kết quả của nhịp biên A-B là 4cáp/1m dài sàn. Dải sàn 2-3
nhịp 9m nên bố trí số cáp là: 36 T15. Tuy nhiên để huy động tối đa tác dụng của cáp đối với sự làm
việc của sàn, tiêu chuẩn ACI khuyến cáo nên bố trí 75% số cáp trong phạm vi dải cột và 25% trong
phạm vi dải giữa. Ta bố trí cáp trong dải cột tính từ tâm cột là 2.5m mỗi bên là 13 cáp tức là
khoảng cách cáp là a=200. ở dỉ giữa (4m) bố trí 10 cáp khoảng cách là a=450.
4. Tính cốt thép th ờng:
Cốt thép thờng đặt theo cấu tạo, hàm lợng cốt thép
%4.0
à
. Cốt thép thờng bố trí hai lớp
trên và dới nh sàn có dầm.
Diện tích cốt thép thờng min cho 1 lớp:
Nguyễn Thanh Bình
Trang 18
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Vậy mỗi lớp cốt thép thờng
chọn thép
20012a
2
31.11' cmA
s
=
) trên 1m dài.
5. Kiểm tra :
Sàn bê tông cốt thép ƯLT cần kiểm tra ứng suất trong bê tông các giai đoạn:
- Giai đoạn buông cốt thép.
- Giai đoạn sử dụng.
- Kiểm tra khả năng chịu lực của cấu kiện (tải trọng giới hạn)
Ta tiến hành kiểm tra ứng suất cho nhịp 2-3 với cáp bố trí trong bớc A-B có
mL
AB
9=
.
a. Giai đoạn buông cốt thép:
Cáp đợc căng sau khi bê tông đã đạt cờng độ thiết kế ở 28 ngày tuổi, bê tông mác 350 của
Việt Nam đợc qui đổi theo tiêu chuẩn ACI với mẫu thí nghiệm không phải khối hộp vuông mà là
khối trụ là:
2
/5.227
2.1
35078.0
' cmkGf
c
=
ì
=
Tải trọng tác dụng lúc này gồm có:
-Trọng lợng bản thân cấu kiện.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 19
mcmA /8.4
2
100
24004.0
2
min
=ìì=
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
2
240010024 cmxF ==
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữ a nhịp sàn.
2
sin
1
L
FhNM
cN
ìì=
Trong đó
là góc nghiêng của dạng parabol cáp ƯLT so với phơng nằm ngang. ở nhịp biên
cáp ƯLT vồng lên ở đoạn gối tựa cách mép trên của sàn bằng 12cm và đầu kia là 6cm. Tính với
góc
24100
6
cm
bh
W =
ì
==
ứng suất trong tiết diện phải đảm bảo điều kiện:
'6.0
cnen
f
và
'5.0
ckeo
f
với
'
c
f
đ-
ợc tính theo đơn vị MPa. Bê tông mác 350 có
MPacmkGf
c
75.22/5.227'
2
==
tính đợc :
2
75.114
9600
583200
=
2
/ cmKG
Nh vậy ta có:
<=
2
1
/75.6 cmKG
8.23
2
/ cmKG
và
75.114
2
==
nen
2
/ cmKG
5.136<
2
/ cmKG
nên bê tông đảm bảo khả năng chịu lực khi buông neo cáp ƯLT.
b. Giai đoạn sử dụng:
N
q
Nc 0
=
Trong đó:
Lực nén do cáp ƯLT gây tra trên 1m dài
c
N
:
ppc
AfnN ìì=
với n là số cáp trên 1m dài.
p
f
là ứng suất trung bình trong 1 cáp sau khi trừ đi tất cả các hao ứng suất có thể có.
p
A
là diện tích tiết diện 1 cáp.
KGN
c
2.601834.1107474 =ìì=
2
240010024 cmxF ==
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn.
2
sin
1
bh
W =
ì
==
ứng suất trong tiết diện phải đảm bảo điều kiện:
'45.0
cnen
f
và
'5.0
ckeo
f
với
'
c
f
đợc tính theo đơn vị MPa. Bê tông mác 350 có
MPacmkGf
c
75.22/5.227'
2
==
tính đợc :
2
/4.1025.22745.0'45.0 cmkGf
c
=ì=
;
/ cmKG
Nguyễn Thanh Bình
Trang 21
***Thuyết minh đồ án tốt nghiệp *** Giáo viên hớng dẫn: trần
sơn
Nh vậy ta có:
67.11
1
==
keo
2
/ cmKG
<
8.23
2
/ cmKG
và
4.10234.101
2
<==
nen
2
/ cmKG
nên bê
tông đảm bảo khả năng chịu lực trong giai đoạn sử dụng.
c. Kiểm tra khả năng chịu lực:
Cấu kiện phải đảm bảo khả năng chịu lực với hệ số vợt tải của tĩnh tải là 1.4 và hoạt tải là 1.7.
Lúc này tải phân bố đều trên sàn là:
N
M
là mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn.
2
sin
1
L
NhNM
ccN
ìì=
KGcmM
N
142741
2
900
013.05.4531495.45314 =ììì=
+ Mômen do lực nén trong cáp gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn
KGcmM
N
142741=
+
q
M
là mômen do tải phân bố gây ra tại tiết diện giữa nhịp sàn lấy trên biểu đồ mômen M22
trong sàn với tổ hợp tải trọng 1.4TT+1.7HT là kết quả của bài toán phân tích sàn đã khai báo trong
SAP2k.
Nh trên đã nói, cốt thép thờng đợc đặt trong sàn là
123
==
, ta có:
mKGF
p
/5.376145.24.110747 =ìì=
mkGmkNF
y
/2373/73.23
1000
75.84280
==
ì
=
Tổng khả năng chịu lực của thép và cáp trên 1m sàn là:
mKGF /5.3998723735.37614
=+=
Chiều cao vùng chịu nén là:
m
bf
F
a
c
0206.0
105.227185.0
5.39987
'85.0
4
=
ììì
==
2/()2/2/( adFafAM
yspspsu
+=
=
( )
[ ]
)2/0206.024.08.0(2373)2/0206.02/24.0(5.2115414.19.0 ìì+ìììì
KGm6.3503=
Trên biểu đồ mômen ta có:
Giữa nhịp A-B: M=3378kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cả ứng lực trớc trong cáp là :
KGmKGcmMMM
qNT
59.1950195059337800142741 ==+=+=
ghT
MM <
nên sàn đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn.
Giữa nhịp B-C: M=3430.3kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cà ứng lực trớc trong cáp là
KGmKGcmMMM
qNT
89.2002200289343030142741 ==+=+=
ghT
MM <
nên sàn đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn.
Giữa nhịp C-D: M=-629.3kGm.
Nh vậy mômen tổng cộng do các tải trọng gây ra kể cà ứng lực trớc trong cáp là
=+=
trong sàn với tổ hợp tải trọng 1.4TT+1.7HT là kết quả của bài toán phân tích sàn đã khai báo trong
SAP2k.
Nh trên đã nói, cốt thép thờng đợc đặt trong sàn vùng cột là
2
2.16 cm
. Vậy 1m dài sàn có diện
tích thép là:
2
8.1
9
2.16
cmA
s
==
Ta tính ứng suất trong thép:
mb 1
=
ứng suất có hiệu trong cáp là:
2
/10747220012947 cmKGf
pe
==
ta có:
mKGF
p
/7522954.110747 =ìì=
mkGmkNF
y
/5040/4.50
1000
=++=
p
c
peps
f
ff
300
'
70
2
/115411.1154
0081.0300
75.22
707.1074 cmKGMPa ==
ì
++
Mômen giới hạn tính theo công thức:
[ ]
2/()2/2/( adFafAM
yspspsu
+=
( )
[ ]
KGm7974)2/042.024.08.0(5040)2/042.02/24.0(5115414.19.0 =ìì+ììì=
Kết quả nội lực của SAP với mômen tại mép cột dới tác dụng của tải phân bố 1.4TT+1.7HT là :
Nguyễn Thanh Bình
Trang 24
.
Nguyễn Thanh Bình
Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©