Thiết kế nhà hàng - Khách sạn Châu Phố

PHẦN I KIẾN TRÚC GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH Mục đích thiết kế: Trong một vài năm trở lại đây, cùng với sự đi lên của nền kinh tế của đất nước nói chung và của tỉnh An Giang nói riêng, mức sống của người dân cũng được nâng cao, nhất là về nhu cầu nhà ở, giao thông, cơ sở hạ tầng…. Trong đó, về nhà ơ, không còn đơn thuần là nơi để ở, mà nó còn phải đáp ứng một số yêu cầu về tiện nghi, về mỹ quan, … mang lại tâm trạng thoải mái cho người ở. Và sự xuất hiện ngày càng nhiều các cao ốc chung cư, văn phòng, các nhà hàng khách là một điều tất yếu. Sự xuất hiện của các nhà cao tầng cũng đã góp phần tích cực vào việc phát triển ngành xây dựng ở các thành phố và cả nước thông qua việc áp dụng các kỹ thuật, công nghệ mới trong thiết kế, tính toán , thi công và xử lý thực tế. Công trình NHÀ HÀNG – KHÁCH SẠN CHÂU PHỐ ra đời nhằm góp phần thúc đẩy ngành du lịch của tỉnh An Giang phát triển hơn nữa với sự đầu tư hợp lý, đúng mức và hiệu quả. Tỉnh An Giang được xem là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục của vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Song song với sự phát triển mạnh mẽ của nó, nhiều công trình cao tầng đã và đang được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu ăn, ở, học tập và làm việc, giao dịch, thương mại, du lịch… Công trình NHÀ HÀNG – KHÁCH SẠN CHÂU PHỐ được xây dựng cũng nhằm vào mục đích đó. Tổng quan về kiến trúc: Tên dự án: NHÀ HÀNG – KHÁCH SẠN CHÂU PHỐ Địa điểm xây dựng: Thị xã Châu Đốc – Tỉnh An Giang. Quy mô xây dựng: Diện tích khu đất: 1092 m2. Chiều cao công trình: 32.6m. Công trình có tổng cộng 9 tầng Chiều cao tầng là 3.3m. Diện tích của mỗi tầng là 1092m2. Diện tích xây dựng 1092m2. Công trình có một thang máy và hai thang bộ. Công trình có 36 cột chia thành 3 nhịp và 9 bước cột. Công năng công trình Phân khu chức năng ,giải pháp mặt bằng & giao thông công trình Công trình gồm một trệt, tám lầu, một tầng thượng. Tầng 1 và tầng 2 dùng làm nhà hàng với không gian lớn. Tầng 3 đến tầng 9 dùng làm khách sạn với các phòng được bố trí đối xứng với nhau. Mặt bằng tầng thượng được dùng để đặt hồ nước mái, làm sân phơi… Tầng mái: có hệ thống thoát nước mưa cho công trình và phòng kỹ thuật , cây thu lôi chống sét.. mặt sàn với độ dốc thiết kế i=2% 3.Giải pháp đi lại Giao thông đứng. Toàn công trình sử dụng 1 thang máy và 2 cầu thang bộ từ tầng trệt lên đến hết tầng 9 bề rộng thang là 1.5m. Một thang thoát hiểm bề rộng là 1m được thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra. Cầu thang máy, thang bộ này được đặt ở vị trí trung tâm nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến cầu thang < 20m để giải quyết việc phòng cháy chữa cháy. Giao thông ngang Bao gồm các hành lang đi lại, sảnh, hiên 4. Hệ thống phòng cháy chữa cháy Hệ thống miệng báo khói và nhiệt tự động được bố trí hợp lý theo từng khu vực, phòng quản lý sẽ nhận tín hiệu báo cháy và kịp thời khống chế hỏa hoạn cho công trình. Hệ thống phòng cháy chữa cháy nơi mỗi tầng và mỗi phòng có khả năng dập tắt mọi nguồn phát lửa trước khi có sự can thiệp của lực lượng chữa cháy. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT Điện Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thị xã và máy phát điện riêng có công suất 150KVA (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt dưới tầng trệt để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng sinh hoạt). Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công). Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa 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 theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ). Hệ thống cung cấp nước Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy. Tất cả được chứa trong bể nước ngầm đặt ngầm dưới sảnh. Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống 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. Hệ thống thoát nước Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy ( bề mặt mái được tạo dốc ) và chảy vào các ống thoát nước mưa (f =140mm) đi xuống dưới. Riêng hệ thống thoát nước thải sử dụng sẽ được bố trí đường ống riêng. Hệ thống thông gió và chiếu sáng Chiếu sáng Toàn bộ toà 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. *** An toàn phòng cháy chữa cháy: Ở mỗi tầng đều được bố trí một chỗ đặt thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2,..). Bể chứa nước trên mái, khi cần được huy động để tham gia chữa cháy. Ngoài ra, ở mỗi phòng đều có lắp đặt thiết bị báo cháy (báo nhiệt) tự động. PHẦN II KẾT CẤU CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP Sàn bê tông cốt thép được dùng rộng rãi trong ngành xây dựng hiện nay. Nó thường được dùng làm sàn cho các loại nhà dân dụng, nhà công nghiệp. Kết cấu sàn còn thấy ở sàn tàu cầu bến cảng, móng bè, mặt cầu, tường chắn đất, … ưu điểm là bền lâu, độ cứng lớn, chống cháy tốt, dễ cơ giới hóa xây dựng và kinh tế hơn so với một số loại sàn khác. Việc lựa chọn kiểu sàn phụ thuộc vào công dụng của các phòng, và kích thước mặt bằng của nó, phụ thuộc hình thức kiến trúc của trần, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật … Mãi cho đến bây giờ Thế Giới có nhiều loại vật liệu khác nhau để thay thế cho sàn bê tông cốt thép nhưng ở Việt Nam thì loại kết cấu vật liệu này luôn được ưa chuộng hàng đầu. 2. LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC BỘ PHẬN SÀN Sàn phải đủ độ cứng để không bị rung động, dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang (gió, bão, động đất, …) làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng. Độ cứng trong mặt phẳng sàn đủ lớn để khi truyền tải trọng ngang vào vách cứng, lõi cứng giúp chuyển vị trí ở các đầu cột bằng nhau. Trên sàn, hệ tường ngăn không có hệ dầm đỡ có thể được bố trí bất kì vị trí nào trên sàn mà không làm tăng đáng kể độ võng của sàn. Ngoài ra còn yêu cầu xét đến chống cháy khi sử dụng đối với các công trình nhà cao tầng mà chiều dày bản sàn có thể tăng đến 50% so với các công trình khác mà sàn chỉ chịu tải trọng đứng. Kích thước tiết diện các bộ phận sàn phụ thuộc vào nhịp của chúng trên mặt bẳng và tải trọng tác dụng. 2.1. Kích thước sơ bộ tiết diện dầm Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau: hd = ld trong đó: md _phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; md = 8 ÷ 12 _đối với hệ dầm khung 1 nhịp; md = 8 ÷ 12 _ đối với dầm phụ; md = 12 ÷ 16 _đối với hệ dầm chính, khung nhiều nhịp; ld _nhịp dầm. Bề rộng dầm như sau: bd = ( ÷ )hd CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM Loại dầm STT Kí hiệu Nhịp dầm ld(m) Hệ số md Chiều cao hd(m) Bề rộng bd(m) Chọn tiết diện bxh(cm) Chính 1 D1 6.5 14 0.46 0.31 30x50 Phụ 2 D2 7.0 16 0.44 0.29 30x50 3 D3 6.5 16 0.41 0.27 30x50 4 D4 2.5 16 0.16 0.11 25x40 5 D5 4.5 16 0.28 0.19 25x40 6 D6 4.0 16 0.25 0.17 25x40 2.2. Chiều dày bản sàn hs Chọn sơ bộ chiều dày bản sàn theo công thức sau: hs = l trong đó: D = 0.8 ÷ 1.4 _phụ thuộc tải trọng; ms = 30 ÷ 35 _đối với bản loại dầm; ms = 40 ÷ 45 _đối với bản kê bốn cạnh; l _nhịp cạnh ngắn của ô bản. Đối với nhà dân dụng thì chiều dày tối thiểu của sàn là hmin = 6cm. Với những điều kiện trên, việc phân loại các ô sàn được tiến hành và lập thành bảng dưới đây: PHAÂN LOAÏI OÂ SAØN VAØ CHIEÀU DAØY SAØN Kyù hieäu Cạnh ngắn (m) Cạnh dài (m) Tỷ số Loại sàn Hệ số D Hệ số Diện tích Chiều dày(m) S1 3.5 6.5 1.86 Bản 2 phương 1 40 22.75 0.09 S2 2.5 4.0 1.60 Bản 2 phương 1 40 10 0.063 S3 2.5 2.5 1 Bản 2 phương 1 40 6.25 0.063 S4 2.5 6.5 2.6 Bản 1 phương 1 40 16.25 0.063 S5 2.0 6.5 3.25 Bản 1 phương 1 40 13 0.05 S6 4.5 6.5 1.45 Bản 2 phương 1 40 29.25 0.113 S7 2.5 4.5 1.8 Bản 2 phương 1 40 11.25 0.063 S8 3.0 3.5 1.17 Bản 2 phương 1 40 10.5 0.075 Chọn hs = 0.10(m) = 10cm 3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 3.1. Tĩnh tải Tĩnh tải sàn có hai loại: sàn không chống thấm và sàn có chống thấm. Loại 1 Sàn không chống thấm gồm các ô sàn S1,S3,S4,S5,S6,S7,S9 _Gạch Ceramic = 2000kG/m3, = 1cm, n = 1.2; _Vữa lát gạch = 1800kG/m3 , = 3cm, n = 1.3; _Sàn BTCT = 2500kG/m3 , = 10cm, n = 1.1; _Vữa trát trần = 1800kG/m3 , = 1.5cm, n = 1.3; TROÏNG LÖÔÏNG CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO SAØN KHOÂNG CHOÁNG THAÁM STT Caùc lôùp caáu taïo saøn Chieàu daøy δ(m) Dung troïng γ (kg/) Troïng löôïng gtc (kg/) Heä soá vöôït taûi n Troïng löôïng gtt (kg/) 1 Gaïch Ceramic 0.01 2000 20 1.1 22 2 Vöõa laùt gaïch 0.03 1800 54 1.3 70.2 3 Baûn saøn BTCT 0.10 2500 250 1.1 275 4 Vöõõa traùt traàn 0.015 1800 27 1.3 35.1 Toång coäng 402.3 Loại 2 Sàn chống thấm gồm các ô sàn S2,S8 (sàn vệ sinh, ban công). _Gạch Ceramic = 2000kG/m3, δ = 1cm, n = 1.1; _Vữa lát gạch, tạo dốc = 1800kG/m3 , = 3cm, n = 1.3; _Bê tông chống thấm = 2000kG/m3 , = 1.5cm, n = 1.3; _Sàn BTCT = 2500kG/m3 , = 10cm, n = 1.1; _Trần treo g = 20kG/m2 ,n = 1.2; TROÏNG LÖÔÏNG CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO SAØN COÙ CHOÁNG THAÁM STT Caùc lôùp caáu taïo saøn Chieàu daøy δ(m) Dung troïng γ (kG/) Troïng löôïng gtc (kG/) Heä soá vöôït taûi n Troïng löôïng gtt (kG/) 1 Gaïch Ceramic 0.01 2000 20 1.1 22 2 Vöõa laùt taïo doác 0.03 1800 54 1.3 70.2 3 BT choáng thaám 0.015 1800 27 1.3 35.1 4 Baûn saøn BTCT 0.100 2500 250 1.1 275 5 Traàn treo 20 1.2 24 Toång coäng 426.3 3.2. Hoạt tải Hệ số tin cậy: ptc < 200kG/m2; np = 1.3 ptc 200kG/m2; np = 1.2 HOAÏT TAÛI TÍNH TOAÙN CAÙC OÂ SAØN OÂ baûn Coâng naêng Dieän chòu taûi A() Hoaït taûi tieâu chuaån (kG/) Heä soá ñoä tin caäy Hoaït taûi tính toaùn (kG/) S1 Phoøng nguû 22.75 200 1.2 240 S2 Haønh lang 10 200 1.2 240 S3 Toalet 6.25 300 1.2 360 S4 Phoøng kyõ thuaät 16.25 300 1.2 360 S5 Haønh lang 13 200 1.2 240 S6 Haønh lang 29.25 200 1.2 240 S7 Haønh lang 11.25 200 1.2 240 S8 Toalet 12 300 1.2 360 4. TÍNH TOÁN CÁC Ô CƠ BẢN 4.1. Tính toán các ô bản loại dầm (1 phương) Các ô bản loãi dầm gồm các ô bản sau: Các giả thuyết tính toán: _ Các ô bản loại dầm được tính toán như các ô bản đơn, không xét đến các ảnh hưởng của ô bản kế cận. _ Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi. _ Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính. 4.1.1. Xác định sơ đồ tính 4.1.2 Xác định nội lực Với sơ đồ tính đã được xác định theo bảng trên ta có: Các giá trị Mômen: _Mômen nhịp: Mnh = q= _Mômen gối: Mg = MgA = MgB = 40%Mn Trong sơ đồ tính: q = gstt + ptt Kết quả tính toán tải trọng và nội lực được trình bày trong bảng sau: TAÛI TROÏNG VAØ NOÄI LÖÏC TRONG CAÙC OÂ SAØN 1 PHÖÔNG OÂ baûn Nhòp caïnh ngaén Tónh taûi Hoaït taûi Toång taûi troïng Giaù trò moment S4 2.5 402.3 360 762.3 595.55 238.22 S5 2.0 402.3 240 642.3 160.58 64.23 4.1.3. Tính toán cốt thép Cốt thép được tính toán với dãi bản có bề rộng b = 1m và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÄT LIEÄU SÖÛ DUÏNG TÍNH TOAÙN Beâtoâng Mac 300 Coát theùp AII 130 10 2,600,000 2800 2800 2100000 Cốt thép được tính toán theo công thức: Fa = trong đó: _ = _A = _b = 100cm: bề rộng dãi tính toán; _h0 = hb – a: chiều cao hiệu quả của tiết diện; _Giả thiết a = 2cm: khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo là: h0 = 10 - 2 = 8(cm) Hàm lượng cốt thép tính toán () trong dãi bản cần đảm bảo điều kiện: min = max trong đó: _max = = = 2.69%; _min = 0.05% (theo TCVN) TÍNH TOAÙN VAØ CHOÏN COÁT THEÙP CHO CAÙC OÂ SAØN 1 PHÖÔNG OÂ baûn Moment A γ Theùp choïn Φ(mm) a(mm) Fa () S4 59555 0.072 0.075 2.79 6 200 1.4 23822 0.029 0.029 1.08 8 200 2.5 S5 16058 0.019 0.019 0.71 6 200 1.4 6423 0.008 0.008 0.30 8 200 2.5 4.2. Tính toán các ô bản kê (bản 2 phương) Các ô bản kê gồm các ô bản sau: Các giả thiết tính toán: _Các ô bản kê có thể được tính toán theo ô bản độc lập hoặc ô bản liên tục. Ở đây nó được tính như các ô bản liên tục, nhằm xét đến ảnh hưởng của các ô bản kế cận quanh nó. _Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi, các kích thước ô bản lấy từ trục dầm đến trục dầm. _Cắt 1m ô bản theo hai phương cạnh ngắn và cạnh dài để tính. 4.2.3. Xác định sơ đồ tính Sơ đồ tính các ô bản kê 4 cạnh được xác định theo bảng sau: SÔ ÑOÀ TÍNH TOAÙN CAÙC LOAÏI OÂ SAØN 2 PHÖÔNG OÂ baûn Chieàu daøy saøn hs(cm) Chieàu cao daàm (cm) Tyû soá Lieân keát saøn vôùi caùc caïnh Sô ñoà tính S1 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 50 5 ngàm S2 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 40 4 ngàm S3 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 40 4 ngàm S7 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 40 4 ngàm S8 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 40 4 ngàm S6 10 hd1 50 5 ngàm hd2 50 5 ngàm hd3 50 5 ngàm hd4 50 5 ngàm 4.2.2. Xác định nội lực TẢI TRỌNG TAÙC DỤNG LEÂN CAÙC OÂ BAÛN 2 PHÖÔNG OÂ baûn Nhịp (kG/) (kG/) q (kG/) P (kG/) q' (kG/) P' (kG/) q'' (kG/) P'' (kG/) Cạnh ngắn Cạnh daøi S1 3.5 6.5 402.3 240 642.3 14612.3 120.0 2730 522.3 11882.3 S2 2.5 4.0 426.3 240 666.3 6663 120.0 1200 546.3 5463 S3 2.5 2.5 402.3 360 762.3 4764.4 180.0 1125 582.3 3639.4 S7 2.5 4.5 402.3 240 642.3 7225.9 120.0 1350 522.3 5875.9 S8 3.0 3.5 426.3 360 786.3 8256.2 180.0 1890 606.3 6366.2 S6 4.5 6.5 402.3 240 642.3 18787.3 120.0 3510 522.3 15277.3 Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp là: M1 = M1’ + M1’’ = m11.P’ + mi1.P’’ M2 = M2’ + M2’’ = m12.P’ + mi2.P’’ P’ = q’.L1.L2 P’’ = q’’.L1.L2 q’ = q’’ = g + trong đó: .g: _tĩnh tải ô bản đang xét; .P: _hoạt tải ô bản đang xét; .mil: _i là loại ô bản số mấy, 1 (hoặc 2) theo phương ô bản đang xét. Mômen âm lớn nhất trên gối là: MI = ki1.P MII = ki2.P trong đó: .P = q.ld.ln: tổng tải trọng tác dụng lên ô bản; .q = gstt + gttt + ptt; mi1, mi2, mk1, mk2: các hệ số được xác định bằng cách tra bảng, phụ thuộc vào tỉ số ld/ln. Kết quả nội lực được tính toán theo bảng sau: Caùc hệ số Kí HIEÄU Caïnh ngaén (m) Caïnh daøi (m) Tæ soá S1 3.5 6.5 1.86 0.0483 0.0139 0.0192 0.0055 0.0414 0.0120 S2 2.5 4.0 1.6 0.0485 0.0189 0.0205 0.008 0.0452 0.0177 S3 2.5 2.5 1 0.0365 0.0365 0.0179 0.0179 0.0417 0.0417 S7 2.5 4.5 1.8 0.0485 0.0148 0.0195  0.0060  0.0423   0.0131 S8 3.0 3.5 1.17 0.0419 0.0308 0.0202 0.0147 0.0464   0.0339 S6 4.5 6.5 1.45 0.0475 0.0225 0.0209 0.0100 0.0469 0.0223 NOÄI LÖÏC TRONG CAÙC OÂ SAØN 2 PHÖÔNG OÂ baûn Tỷ số Caùc giaù trò Moment () M1 M2 MI MII S1 1.86 360.00 103.30 604.95 175.35 S2 1.6 170.19 66.38 301.17 119.93 S3 1 106.21 106.21 198.68 200.10 S7 1.8 182.99 55.24 303.49 94.66 S8 1.17 207.79 151.80 383.09 279.89 S6 1.45 486.02 231.75 881.12 418.96 4.2.3. 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 chịu uốn. Kết quả tính toán cốt thép được lập thành bảng sau: TÍNH TOAÙN VAØ CHOÏN COÁT THEÙP CHO CAÙC OÂ SAØN 2 PHƯƠNG OÂ baûn Moment (kGcm/m) A γ Fatt () Theùp choïn Φ (mm) a (mm) Fa () S1 M1 36000 0.043 0.044 1.64 6 200 1.4 M2 10330 0.012 0.012 0.46 6 200 1.4 MI 60495 0.073 0.076 2.81 8 200 2.5 MII 17535 0.021 0.021 0.79 8 200 2.5 S2 M1 17019 0.021 0.021 0.78 6 200 1.4 M2 6638 0.008 0.008 0.30 6 200 1.4 MI 30117 0.036 0.037 1.37 8 200 2.5 MII 11993 0.014 0.014 0.52 8 200 2.5 S3 M1 10621 0.013 0.013 0.48 6 200 1.4 M2 10621 0.013 0.013 0.48 6 200 1.4 MI 19868 0.024 0.024 0.89 8 200 2.5 MII 20010 0.024 0.024 0.89 8 200 2.5 S7 M1 18299 0.022 0.022 0.82 6 200 1.4 M2 5524 0.007 0.007 0.26 6 200 1.4 MI 30349 0.037 0.038 1.41 8 200 2.5 MII 9466 0.011 0.011 0.41 8 200 2.5 S8 M1 20779 0.025 0.025 0.94 6 200 1.4 M2 15180 0.018 0.018 0.68 6 200 1.4 MI 38309 0.046 0.047 1.75 8 200 2.5 MII 27989 0.034 0.034 1.27 8 200 2.5 S6 M1 48602 0.058 0.06 2.24 6 200 1.4 M2 23175 0.028 0.028 1.05 6 200 1.4 MI 88112 0.106 0.112 4.17 8 200 2.5 MII 41896 0.0504 0.052 1.92 8 200 2.5 Kết luận: các kết quả tính toán đều thỏa mãn khả năng chịu lực nên các giả thiết ban đầu cho đến đây được xem là hợp lí. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CẦU THANG BỘ TẦNG ĐIỂN HÌNH 1. QUY CÁCH CẦU THANG Cầu thang là bộ phận không thể thiếu của một công trình. Nó giải quyết sự lưu thông theo phương đứng. Cầu thang mà ta tính ở đây thuộc trục 8, trục 9 theo phương ngang và trục C, trục D theo phương đứng. Cầu thang được chia làm 2 vế. Có dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới. 2. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 2.1. Lựa chọn sơ bộ các kích thước cầu thang Chọn chiều dày bản than và chiều nghỉ là 10. Theo công thức quy định kích thước bậc 2hb + lb = (60 – 65)cm Từ đó chọn: lb = 25cm hb = 18cm 2.2. Xác định tải trọng Tải trọng bao gồm tĩnh tải vài hoạt tải. 2.2.1. Tĩnh tải _Đá mài 1 = 1cm , = 2000kG/m3, n = 1.1; _Vữa lót 2 = 2cm, = 1800kG/ m3, n = 1.3; _Bậc thang, =18cm, = 1800kG/m3, n = 1.1; _Bản BTCT 4 = 12cm , = 2500kG/ m3, n = 1.1; _Vữa trát 5 = 1.5cm, =1800kG/ m3,n=1.3 Chiều dày bậc gạch quy đổi như sau: 3 = = = 73(mm) Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo tác dụng lên bản thang: gbt = = 2000x0.01x1.1+1800x0.02x1.3+1800x0.073x1.1+ 2500x 0.1x1.1+1800x0.015x1.3=523.44 kG/m2. Tổng trọng lượng các lớp cấu tạo tác dụng lên bản chiếu nghỉ là: gbt = = 2000x0.01x1.1+1800x0.02x1.3+ 2500x0.1x1.1+1800x0.015x1.3 = 378.9 kG/m2 . 2.2.2. Hoạt tải Theo TCVN 2737-1995 hoạt tải cầu thang được lấy là: ptc = 300kG/m2. Hoạt tải tính toán: ptt = np.ptc ptt = 1.2x300 = 360kG/m2. 2.2.3. Tải trọng toàn phần Tác dụng lên bản thang: qbt = gbt + ptt = 523.44 +360 =883.44 kG/m2. Tác dụng lên bản chiếu nghỉ: qbcn = gbcn + ptt = 378.9 +360 =738.9 kG/m2. 3. TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÄT LIEÄU SÖÛ DUÏNG TÍNH TOAÙN Beâtoâng Mac 300 Coát theùp CII Rn(kG/cm2) Rk(kG/cm2) Eb(kG/cm2) Ra(kG/cm2) Ra'(kG/cm2) Ea(kG/cm2) 130 10 2,600,000 2800 2800 2100000 1.Tính bản thang cả Vế 1 và Vế 2: a) Sơ đồ tính toán Cắt một dãy có bề rộng b = 1m để tính. Xét tỉ số < 3 Liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ là liên kết khớp. Chọn sơ đồ tính của vế 1 và 2 thể hiện như sau: b)Tải trọng: Tải trọng được phân bố như hình vẽ: c) Nội lực: Dùng SAP2000 version 11.0.0 giải nội lực của bản thang, ta có kết quả như sau: Phản lực gối tựa: Mômen ở nhịp: = 1380 KGm Mômen ở gối: = 0.4.MMax =0.4 x 1380= 552 KGm d) Tính cốt thép: Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 1.5cm = h - a = 10 – 1.5 = 8.5 cm Kết quả tính toán cốt thép theo bảng sau: TÍNH TOAÙN VAØ CHỌN CỐT THEÙP CHO BAÛN THANG Vế thang Moment (kGm) A Fatt (cm2) Theùp chọn m (%) Φ (mm) a (mm) Fa (cm2) V1 Mn 1380 0.147 0.160 6.31 10 120 6.5 0.76 Mg 552 0.059 0.061 2.41 8 150 3.4 0.4 V2 Mn 1380 0.147 0.160 6.31 10 120 6.5 0.76 Mg 552 0.059 0.061 2.41 8 150 3.4 0.4 2. Tính dầm chiếu nghỉ Chọn sơ bộ kích thước dầm h==300. b=200. a) Sơ đồ tính: Chọn sơ đồ tính dầm gối lên 2 đầu khớp b) Tải trọng: Trọng lượng bản thân dầm:==0.2(0.3-0.1).1.1x2500 =110 kGm Trọng lượng tường xây trên dầm: = n = 0.2x 1.620 x 1.1 x 1800 = 641.5 kG/m Trọng lượng do bản thang truyền vào là phản lực của các gối tựa tại A và tại B của vế 1 và vế 2 được quy về dạng phân bố đều. = 1480 kG Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm chiếu nghỉ: q = + + = 110+ 641.5 + 1480 = 2231.5 kG/m c) Nội lực: Mmax = = = 3417 kGm Qmax = = = 3905.1 kG d) Tính cốt thép: Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 3cm = 30 – 3 = 27cm A = Fa = . Loaïi daàm Moment (kGm) A a Fatt Theùp choïn m(%) f(mm) Soá thanh Fa(cm2) Chieáu nghæ Mnh 3417 0.18 0.2 5.01 16 3 6.03 0.25 Mg 1367 1367 0.072 1.88 12 2 2.26 0.42 e) Tính cốt đai: Chọn cốt đai 6: n = 2, = 0.283, u = 150mm, = 2200 kG/m2 Qđb = = = 15076.2kG Qđb > Q = 3905.1 kG cốt đai đã chọn đủ khả năng chịu cắt. 3. Tính dầm chiếu tới: Chọn sơ bộ kích thước dầm h==300. b=200. a) Sơ đồ tính: Chọn sơ đồ tính dầm gối lên 2 đầu khớp b) Tải trọng: Trọng lượng bản thân dầm: = 110 kG/m Trọng lượng do bản chiếu tới truyền vào dầm chiếu tới: = 1470kG/m. Vậy tổng tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới: q = + = 110 + 1470 = 1580 kG/m c) Nội lực: Mmax = = = 2419.4 kGm Qmax = = = 2765 kG d) Tính cốt thép: Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 3cm = 30 – 3 = 27cm A = = 0.137 Fa = Loaïi daàm Moment (kGm) A a Fatt Theùp choïn m(%) f(mm) Soá thanh Fa(cm2) Chieáu tôùi Mnh 2419.4 0.128 0.137 3.44 14 3 4.62 0.25 Mg 968 0.051 0.052 1.31 12 2 2.26 0.42 e) Tính cốt đai: Chọn cốt đai 6a150: n = 2, = 0.283, u = 150mm, = 2200kG/m2 Qđb = = = 15076.2kG Qđb > Qmax = 2765 kG cốt đai đã chọn đủ khả năng chịu cắt. 4. Tính bản chiếu nghỉ: a) Sơ đồ tính: Xét tỉ số liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ là liên kết ngàm. > 2 Chọn sơ đồ tính bản 1 phương, 1 đầu ngàm vào dầm chiếu nghỉ. Cắt 1m theo phương cạnh ngắn để tính l=1.1m b) Tải trọng: Trọng lượng bản thân của bản: _Gạch Ceramic = 2000kG/m3, = 1cm, n = 1.3; _Vữa lát gạch = 1800kG/m3 , = 2cm, n = 1.3; _Sàn BTCT = 2500kG/m3 , = 10cm, n = 1.1; _Vữa trát trần = 1800kG/m3 , = 1.5cm, n = 1.3; Trọng lượng bản thân dầm: g = 382.9 kG/m Hoạt tải của bản chiếu nghỉ: p = 360 kG/m Vậy tổng tải trọng tác dụng lên bản chiếu nghỉ là q= g+p= 742.9 kG/m. c) Nội lực: Mmax = = = 449.5 kGm Qmax = = = 408.6 kG d)Tính cốt thép: Chọn lớp bê tông bảo vệ: a = 1.5cm = 10 – 1.5 = 8.5cm A = = = 0.048 = 0.049 Fa = = = 1.93 cm2 Chọn 8a200 có Fa = 2.5 cm2. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI 1. QUY CÁCH HỒ NƯỚC MÁI Hồ nước mái cùng với hồ nước ở tầng hầm cung cấp nước sinh hoạt cho toàn bộ công trình và một phần dùng cho cứu hỏa. Hồ nước có kích thước 6.5x7.0x2.0m. MẶT BẰNG HỆ DẦM ĐÁI MẶT BẰNG HỆ DẦM NẮP MẶT CẮT NGANG HỒ NƯỚC 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 2.1. Xác định sơ bộ kích thước các bộ phận hồ nước mái Xét tỷ số bản đáy ld/ln = 3.5/3.25 = 1.08 <2 bản đáy thuộc loại bản kê. Chọn chiều dày bản sơ bộ theo công thức sau: hbảnđáy = với: D = 1.4(đối với bản dáy) _hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; D = 0.8(đối với bản nắp) _hệ số kinh nghiệm phụ thuộc hoạt tải sử dụng; m = 40 _đối với bản kê 4 cạnh; l _nhịp cạnh ngắn của ô bản. hbảnđáy = = 11.38cm.Chọn hbn=12cm. hbản nắp = = 6.5cm.Chọn hbn=7cm. Chọn tiết diện dầm cho bản nắp và bản đáy như sau: Chiều cao của dầm được chọn sơ bộ theo công thức sau: hdn= Trong đó: md hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; ld nhịp dầm. Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau: bdn=hdn Kích thước hệ dầm nắp được trình bài trong bảng Kí hiệu Nhịp dầm ld(m) Hệ số m Chiều cao hd(m) Bề rộng bd(m) Chọn tiết diện bdxhd(cm) DĐ1 6.5 12 0.54 0.27 25x70 DĐ2 7.0 12 0.583 0.29 25x70 DĐ3 3.25 12 0.27 0.135 25x50 DĐ4 3.5 12 0.292 0.146 25x50 DN1 6.5 16 0.406 0.20 25x45 DN2 7.0 16 0.438 0.21 25x45 DN3 3.25 16 0.203 0.1 20x30 DN4 3.5 16 0.219 0.11 20x30 2.2. Tải trọng tác dụng Bản nắp a) Tĩnh tải: Tĩnh tải được tính theo bảng sau: TRỌNG LƯỢNG CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO BAÛN NAÉP STT Caùc lôùp caáu taïo saøn Chieàu daøy γ (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Vöõa traùt 2 1800 36 1.3 46.8 2 Baûn saøn BTCT 7 2500 175 1.1 192.5 3 Vöõa traùt baûn trần 1.5 1800 27 1.3 35.1 Tổng coäng 274.4 b) Hoạt tải: Theo TCVN 2737-1995 lấy hoạt tải sửa chữa là: ptc = 75 (kG/m2); np = 1.3 ptt = 1.3 x 75 = 97.5 (kG/m2) Tải trọng toàn phần qbn = gbnttt + ptt = 274.4 + 97.5 = 371.9 (kG/m2) Bản đáy Tĩnh tải: Tĩnh tải được tính theo bảng sau: TRỌNG LƯỢNG CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO BAÛN ÑAÙY STT Caùc lôùp caáu taïo saøn Chieàu daøy(mm) γ (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Gaïch Ceramic 10 2000 20 1.3 26 2 Vöõa laùng 20 1800 36 1.3 46.8 3 Vữa choáng thaám 10 2000 20 1.1 22 4 Baûn saøn BTCT 120 2500 300 1.1 330 5 Vöõa traùt 15 1800 27 1.3 35.1 Toång coäng 459.9 b) Tải trọng nước: qntt = 1.1 x x h = 1.1 x 1000 x 2.2 = 2420 kG/m2 Tải trọng toàn phần bản đáy qbdtt = gtt + qntt = 459.9 + 2420 = 2880 kG/m2 Bản thành Tĩnh tải: Tĩnh tải được tính theo bảng sau: TRỌNG LƯỢNG CAÙC LÔÙP CAÁU TAÏO BAÛN THAØNH STT Caùc lôùp caáu taïo saøn Chieàu daøy γ (kG/m3) gtc (kG/m2) n gtt (kG/m2) 1 Gaïch oáp laùt 0.8 2000 16 1.1 17.6 2 Vöõa loùt 2 1800 36 1.3 46.8 3 BT choáng thaám 3 2000 60 1.1 66 4 Baûn saøn BTCT 10 2500 250 1.1 275 5 Vöõa traùt 1.5 1800 27 1.3 35.1 Toång coäng 440.5 Tải trọng gió: Tại độ cao 34.4m. Công trình ở thị xã Châu Đốc tỉnh An Giang nên áp lực gió tiêu chuẩn theo TCVN-2737 là W0=65kG/m2. Tại độ cao 34.65m, hệ số k = 1.40 Gió đẩy: Wđ = nkcW0tc = 1.2 x 1.40 x 0.8 x 65 = 87.36 (kG/m2) Gió hút: Wh = nkc’W0tc = 1.2 x 1.40 x 0.6 x 65 = 65.52 (kG/m2) Áp lực nước tại chân bản thành qntt = 1.1 x x h = 1.1 x 1000 x 1.5 = 1650 kG/m2 3. TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN HỒ NƯỚC MÁI 3.1. Bản nắp: Xét tỷ số bản nắp ld/ln = 3.5/3.25 = 1.08 < 2 bản nắp thuộc loại bản kê. Xét tỉ số để xác định liên kết giữa bản sàn với dầm SÔ ÑOÀ TÍNH BAÛN NẮP Chieàu daøy baûn (cm) Chieàu cao daàm hd (cm) Tyû soá hd/hs Lieân keát saøn vôùi caùc caïnh Sô ñoà tính 7 hd1 45 6.43 Ngaøm hd2 45 6.43 Ngaøm hd3 30 4.29 Ngaøm hd4 30 4.29 Ngaøm qbn = 371.9 kG/m2 P = qbnlnld = 371.9 x 3.25 x 3.5 = 4230.4 (kG) Tên bản Cạnh ngắn l1(m) Cạnh dài l2(m) Tỉ số m91 m92 k91 k92 m11 m12 Bản nắp 3.25 3.5 1.08 0.0191 0.0166 0.0444 0.0382 0.0392 0.0335 Momen nhịp cạnh ngắn: M1 = 95.86 (kGm) Momen nhịp cạnh dài: M2 = 82.92 (kGm) Momen gối cạnh ngắn: MI = 197.12 (kGm) Momen gối cạnh dài: MII = 169.66 (kGm) Cốt thép bản nắp được tính như cấu kiện chịu uốn. Giả thiết a = 15cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo; h0 chiều cao có ích của tiết diện; h0 = hbnắp – a = 7 – 1.5 = 5.5cm Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m theo cả 2 phương và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. Kết quả tính toán cốt thép trình bày trong bảng sau: Kí hiệu Moment (kGm) b cm h0 cm A Fatt (cm2) Thép chọn (%) (mm) a (mm) Fa (cm2) BN M1 95.86 100 5.5 0.024 0.024 0.61 6 150 1.89 0.34 M2 82.92 100 5.5 0.021 0.021 0.54 6 150 1.89 0.34 MI 197.12 100 5.5 0.05 0.051 1.3 8 200 2.52 0.46 MII 169.66 100 5.5 0.043 0.044 1.12 8 200 2.52 0.46 Cốt thép gia cường lỗ thắm được tính theo công thức như sau: Fgc=1.5.Fc=1.5x1.3=1.95. Tại vị trí lỗ thăm, đặt 212 gia cường, có Fgc=2.262cm2 3.2. Bản thành: Bản thành là cấu kiện chịu nén uốn đồng thời, lực nén trong bản thành chỉ do trọng lượng bản thân bản thành gây nên, để đơn giản ta xem bản thành chỉ chịu uốn. Bản thành trục 5-6 có = =2.16 > 2 thuộc loại bản dầm Bản thành trục B-C có = =2.33 > 2 thuộc loại bản dầm Sơ đồ tải trọng tác dụng vào bản thành như sau: Chọn sơ đồ tính cho bản thành phía có gió hút (trường hợp chịu tải bất lợi nhất) như sau: Do vị trí M1 của 2 biểu đồ momen do nước và gió gây ra chênh lệch không nhiều, ta lấy tổng giá trị của chúng để tính thép chịu momen dương nhằm đơn giản hoá việc tính toán và thiên về an toàn, ta lấy tổng giá trị M2 tại ngàm của 2 biểu đồ tính cốt thép chịu momen âm, sau đó bố trí cốt thép cho bản thành. M1gió = = = 10.37 kGm M1nước = = = 110.5 kGm M1max = 10.37 + 110.5 = 120.86 kGm. M2gió = = = 18.43 kGm M2nước = = = 247.5 kGm M2max = 18.43 + 247.5 = 265.9 kGm. Tính toán cốt thép: Giả thiết a = 1.5cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông chịu kéo; h0 chiếu cao có ích của tiết diện; h0 = hbthanh – a = 10 – 1.5 = 8.5cm Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng sau: TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP BAÛN THAØNH Moment (kGcm) A Fatt (cm2) Theùp choïn Φ (mm) a (mm) Fa (cm2) 26590 0.028 0.028 1.1 6 150 1.89 12086 0.013 0.013 0.51 6 150 1.89 3.3. Bản đáy: Lựa chọn sơ đồ tính: SÔ ÑOÀ TÍNH BAÛN ÑAÙY Chieàu daøy baûn (cm) Chieàu cao daàm hd (cm) Tyû soá Lieân keát saøn vôùi caùc caïnh Sô ñoà tính 12 hd1 70 5.8 Ngaøm hd2 70 5.8 Ngaøm hd3 50 4.2 Ngaøm hd4 50 4.2 Ngaøm Tính bản đáy như một bản kê đơn có 4 cạnh ngàm. Xác định nội lực theo các công thức sau: qbđ = 2880 kG/m2 P = qbđlnld = 2880 x 3.25 x 3.5 = 32760 kG Momen nhịp cạnh ngắn: M1 = m91P = 0.0191 x 32760 = 625.72 (kGm) Momen nhịp cạnh dài: M2 = m92P = 0.0166 x 32760 = 543.82(kGm) Momen gối cạnh ngắn: MI = k91P = 0.0444 x 32760 = 1454.54 (kGm) Momen gối cạnh dài: MII = k91P = 0.0382 x 32760 = 1251.43 (kGm) Cốt thép bản đáy được tính như cấu kiện chịu uốn. Sử dụng vật liệu như ở bảng sau: Giả thiết a = 1.5 cm khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo; h0 chiếu cao có ích của tiết diện; h0 = hbđ – a = 12 – 1.5 = 10.5cm Cốt thép được tính toán với dải bản có bề rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn và được tính toán như cấu kiện chịu uốn. Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong bảng sau: Kí hiệu Moment (kGm) b cm h01 cm A Fatt (cm2) Thép chọn (%) (mm) a (mm) Fa (cm2) BĐ M1 625.72 100 10.5 0.044 0.045 2.19 8 150 3.4 0.32 M2 543.82 100 10.5 0.038 0.039 1.9 8 150 3.4 0.32 MI 1454.54 100 10.5 0.102 0.108 5.27 10 150 5.2 0.49 MII 1251.43 100 10.5 0.087 0.091 4.44 10 150 5.2 0.49 Kiểm tra nứt bản đáy(theo trạng thái gioi hạng 2). Theo TCVN 5574-1991 < =0.25 mm = Trong đó: -Khe nứt giới hạn của cấu kiện cấp 3,có 1 phần tiết diện chịu nén,lấy theo bảng 1 TCVN 5574-1991; K=1 -Cấu kiện chịu uốn; C= 1.5 -Hệ số ._.kể đến tác dụng tải trọng dài hạn; -Hệ số ảnh hưỡng bề mặt thanh thép; =1mm2: đối với thép có gân,có gờ; =2.2mm2 đối với thép tròn trơn; môđun đàn hồi của thép(=2,1.106KG/cm2); d đường kính cốt thép chịu lực(mm); Hàm lượng cốt thép dọc chịu kéo; =min() ứng suất trong cố thép chịu kéo ở tiết diện nứt; = =; ; ; Nội lực tiêu chuẩn trong bản đáy được tính toán trong bảng Tên bản KG/m2 KG/m2 P (KG) M1 (KGm) M2 (KGm) MI (KGm) MII (KGm) Bản đáy 459.9 2420 32760 625.72 543.82 1454.54 1251.43 Kết quả tính toán và kiểm tra khe nứt bản đáy được trình bày trong bảng Kí hiệu Giá trị Moment Mtc h0 d (mm) Fa (cm2) A Z1 (cm) (KG/cm2) 20 an (mm) Kiểm tra BĐ M1 625.72 10.5 8 3.4 0.044 0.98 10.29 1789 0.32 6.4 0.16 Thỏa M2 543.82 10.5 8 3.4 0.038 0.98 10.29 1554 0.32 6.4 0.14 Thỏa MI 1454.54 10.5 10 5.2 0.102 0.95 9.98 2803 0.49 9.8 0.15 Thỏa MII 1251.43 10.5 10 5.2 0.091 0.95 9.98 2411 0.49 9.8 0.15 Thỏa 3.4. Tính dầm nắp 3.4.1. Tải trọng: Tải trọng tác dụng lên hệ dầm nắp gồm: trọng lượng bản thân dầm và tải trọng do bản nắp truyền vào. Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm được tính theo công thức sau: Trọng lượng bản thân dầm được trình bày trong bảng 4.9. Teân daàm bd (cm) hd (cm) hbn (cm) g (kG/m3) n gd (kG/m) DN1 25 45 7 2500 1.1 261.25 DN2 25 45 7 2500 1.1 261.25 DN3 20 30 7 2500 1.1 126.5 DN4 20 30 7 2500 1.1 126.5 Bảng 4.9. Kết quả tính trọng lượng bản thân hệ dầm nắp. Tải trọng do bản nắp truyền vào dầm theo dạng hình thang và hình tam giác có giá trị lớn nhất là: Sơ đồ truyền tải được thể hiện trên hình 3.4.2. Nội lực và cốt thép Dùng chương trình Sap 2000.v.11 giải hệ dầm trực giao của hệ dầm nắp ta có kết quả nội lực như sau: Mô hình không gian dưới tác dụng tải trọng do bản thân dầm gây ra. Mô hình không gian dưới tác dụng tải trọng do bản nắp truyền vào dưới dạng hình thang và tam giác. Biểu đồ mômen của hệ dầm nắp. Biểu đồ mômen DN1 Biểu đồ mômen DN2 Biểu đồ mômen DN3 Biểu đồ mômen DN4 Tính cốt thép Giả thiết tính toán: + Đối với các dầm: DN3 – DN4 a = 3,5 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo. h0 là chiều cao có ích của tiết diện, h0=hd–a = 30 – 3.5= 26,5cm + Đối với các dầm: DN1 – DN2 a = 5 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo. h0 là chiều cao có ích của tiết diện, h0 = hd – a = 45 – 5 = 40cm Kết quả tính toán trình bày trong bảng sau: TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO DAÀM NẮP Daàm Moment (kGm) A Fatt (cm2) Theùp choïn m % Φ (mm) Fa (cm2) DN1 Mnh 11524 0.222 0.254 11.78 3Φ22 11.4 1.14 Mg 4610 0.089 0.093 4.32 2Φ18 5.09 0.51 DN2 Mnh 12834 0.247 0.288 13.39 2Φ22+2Φ20 13.88 1.39 Mg 5134 0.099 0.104 4.84 2Φ18 5.09 0.51 DN3 Mnh 4252 0.233 0.269 6.62 2Φ18+1Φ14 6.63 1.25 Mg 1702 0.093 0.098 2.41 2Φ14 3.08 0.58 DN4 Mnh 4113 0.225 0.259 6.37 2Φ18+1Φ14 6.63 1.25 Mg 1700 0.093 0.098 2.41 2Φ14 3.08 0.58 3.5 Tính dầm đáy 3.5.1 Tải trọng: Tải trọng tác dụng lên hệ dầm nắp gồm: trọng lượng bản thân dầm và tải trọng do bản nắp truyền vào. Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm được tính theo công thức sau: Trọng lượng bản thân dầm được trình bày trong bảng 4.9. Teân daàm bd (cm) hd (cm) hbn (cm) g (kG/m3) n gd (kG/m) DĐ1 25 70 12 2500 1.1 398.75 DĐ2 25 70 12 2500 1.1 398.75 DĐ3 25 50 12 2500 1.1 261.25 DĐ4 25 50 12 2500 1.1 261.25 Bảng 4.9. Kết quả tính trọng lượng bản thân hệ dầm nắp. Tải trọng do bản nắp truyền vào dầm theo dạng hình thang và hình tam giác có giá trị lớn nhất là: Sơ đồ truyền tải được thể hiện trên hình 3.5.2. Nội lực và cốt thép Dùng chương trình Sap 2000.v.11 giải hệ dầm trực giao của hệ dầm đáy ta có kết quả nội lực như sau: Mô hình không gian dưới tác dụng tải trọng do bản thân dầm gây ra. Mô hình không gian dưới tác dụng tải trọng do bản đáy truyền vào dưới dạng hình thang và tam giác. Biểu đồ mômen của hệ dầm đáy. Biểu đồ mômen DĐ1 Biểu đồ mômen DĐ2 Biểu đồ mômen DĐ3 Biểu đồ mômen DĐ4 Tính cốt thép Giả thiết tính toán: + Đối với các dầm: DĐ3-DĐ4 a = 5 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo. h0 là chiều cao có ích của tiết diện,h0=hd–a = 50 – 5= 45 cm. + Đối với các dầm: DĐ1-DĐ2 a = 5 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo. h0 là chiều cao có ích của tiết diện, h0 = hd – a = 70 -5 = 65cm. Kết quả tính toán trình bày trong bảng sau: TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO DAÀM ĐÁY Daàm Moment (kGm) A Fatt (cm2) Theùp choïn m % Φ (mm) Fa (cm2) DĐ1 Mnh 53009 0.386 0.523 39.43 8Φ25 39.27 1.79 Mg 21204 0.154 0.169 12.72 2Φ25+1Φ20 12.96 2.17 DĐ2 Mnh 59126 0.431 0.627 47.34 8Φ28 49.26 1.34 Mg 23650 0.172 0.190 14.36 3Φ25 14.73 1.79 DĐ3 Mnh 24774 0.376 0.503 26.27 4Φ25+2Φ22 27.2 0.9 Mg 7119 0.108 0.115 5.99 2Φ20 6.3 0.9 DĐ4 Mnh 23434 0.356 0.463 24.21 5Φ25 24.5 1.34 Mg 7230 0.110 0.117 6.09 2Φ20 6.3 2.17 4.1 Tính toaùn coát ñai hệ dầm nắp Bieåu ñoà löïc caét heä daàm naép. Biểu đồ lực cắt dầm DN1 Biểu đồ lực cắt dẩm DN3 Biểu đồ lực cắt dầm DN2 . Biểu đồ lực cắt dầm DN4 + Đối với các dầm: DN1 – DN2 Lực cắt Qmax trong 2 dầm: Qmax = 5090kG. Qmax < (1) Qmax < (2) Từ (1) và (2) Þ Dầm đủ khả năng chịu lực cắt. Cốt đai được bố trí theo cấu tạo Chọn đai6a150 trong đoạn ¼ nhịp dầm, đai6a250 đoạn giữa nhịp. + Đối với các dầm: DN3 – DN4 Lực cắt Qmax trong 2 dầm: Qmax = 3510kG. Qmax < (3) Qmax < (4) Từ (3) và (4) Þ Dầm đủ khả năng chịu lực cắt. Cốt đai được bố trí theo cấu tạo Chọn đai6a150 trong đoạn ¼ nhịp dầm, đai6a250 đoạn giữa nhịp. 4.1.1Tính toán cốt treo dầm nắp Tại vị trí dầm DN4 kê lên dầm DN1 phải tính thêm cốt đai gia cường (dày đai). Lực tập trung do dầm DN4 truyền lên dầm DN1: Diện tích các lớp cốt treo cần thiết: Số lượng cốt treo cần thiết ở mỗi phía của dầm DĐ4 gối lên dầm DĐ1: + Nếu dùng đai6, 2 nhánh thì số đai cần thiết là . Chọn 4 đai. Như vậy bố trí mỗi bên 4 đai, bước đai : Tại vị trí dầm DN3 kê lên DN2: Do tính chất làm việc và tải trọng tại vị trí này không khác biệt nhiều so với vị trí dầm DN4 kê lên DN1. Ta bố trí dày đai tương tự: 4 đai6 bước đai 5cm. Tại vị trí dầm DN3 và DN4 giao nhau, do 2 dầm này có cùng tiết diện nên ta đặt đai chịu tải trọng tập trung theo cấu tạo. Đai đặt trong vùng 3b (b: bề rộng dầm). 4.2Tính toán cốt đai cho các dầm đáy như sau: Tính toaùn coát ñai. Biểu đồ lực cắt dầm đáy Biểu đồ lực cắt dầm DĐ1 Biểu đồ lực cắt dẩm DĐ2 Biểu đồ lực cắt dầm DĐ3 . Biểu đồ lực cắt dầm DĐ3 Lực cắt Qmax trong dầm: + QmaxDĐ1 = 21234kG; QmaxDĐ2 = 22342kG; QmaxDĐ3 = 18756kG; QmaxDĐ4 = 18392kG QmaxDĐ1 < QmaxDĐ2 < QmaxDĐ3 < QmaxDĐ4 < Kết luận sơ bộ: Các dầm trên đều thoả mãn điều kiện hạn chế. QmaxDĐ1 > QmaxDĐ2 > QmaxDĐ3 > QmaxDĐ4 > Kết luận: Các dầm trên không đủ khả năng chịu lực cắt. Tiến hành tính toán cốt đai cho các dầm trên. Lực cốt đai phải chịu: Chọn đai thép AII có Rađ = 2200kG/cm2, đường kính đai F8 fđ = 0.503cm2, đai 2 nhánh. Khoảng cách tính toán cốt đai: Ut = . Umax = . Khoảng cách cấu tạo: hd > 45cm thì: Uct = Khoảng cách cốt đai chọn: uchọn = min Khỏang cách đai chọn giữa nhịp: uchọn = min Kết quả tính toán được trình bày trong bảng. Tên dầm Tiết diện dầm Lực cắt Q (kG) qđ (G/cm) Ut (cm) Umax (cm) Uct (cm) Uchọn ¼ nhịp (mm) Uchọn Giữa nhịp (mm) DĐ1 25x70 21234 53.36 41.48 74.62 23.33 150 250 DĐ2 25x70 22342 59.07 37.47 70.91 23.33 150 250 DĐ3 25x50 18756 86.86 25.48 40.49 16.66 150 250 DĐ4 25x50 18392 83.52 26.50 41.29 16.66 150 250 Kết quả tính toán cốt đai trong hệ dầm đáy. Tính toán cốt treo. Tại vị trí dầm DĐ4 kê lên dầm DĐ1 phải tính thêm cốt đai gia cường (dày đai). Lực tập trung do dầm DĐ4 truyền lên dầm DĐ1: Diện tích các lớp cốt treo cần thiết: Số lượng cốt treo cần thiết ở mỗi phía của dầm DĐ4 gối lên dầm DĐ1: + Nếu dùng đai8, 2 nhánh thì số đai cần thiết là , chọn 5 đai. Như vậy bố trí mỗi bên 4 đai, bước đai : - Tại vị trí dầm DĐ3 kê lên DĐ2: Do tính chất làm việc và tải trọng tại vị trí này không khác biệt nhiều so với vị trí dầm DĐ4 kê lên DĐ1. Ta bố trí dày đai tương tự: 4 đai8 bước đai 5cm. - Tại vị trí dầm DĐ3 và DĐ4 giao nhau, do 2 dầm này có cùng tiết diện nên ta đặt đai chịu tải trọng tập trung theo cấu tạo. Đai đặt trong vùng 3b (b: bề rộng dầm). Bố trí cốt thép Phần bố trí cốt thép được thể hiện trong bản vẽ KC – 04 Kết luận Các kết quả tính toán thỏa mãn các điều kiện kiểm tra do đó kích thước lựa chọn sơ bộ ban đầu là hợp lý. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC C 1. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CỐT THÉP CHO DẦM DỌC TRỤC C: CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA VAÄT LIEÄU SÖÛ DUÏNG TÍNH TOAÙN Beâtoâng Mac 300 Coát theùp AII Rn(kG/cm2) Rk(kG/cm2) Eb(kG/cm2) Ra(kG/cm2) Ra'(kG/cm2) Ea(kG/cm2) 130 10 2,800,000 2800 2800 2100000 Từ kết quả nội lực được xuất ra từ ETABS, ta tính cốt thép cho dầm trục C. Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: TÍNH TOAÙN COÁT THEÙP CHO DAÀM TRUÏC C Truïc Moment (kGm) A Fatt (cm2) Theùp choïn Soá löôïng Φ (mm) Fa (cm2) 1->2 Goái traùi 7900 0.100 0.106 6.62 2Φ22 7.6 Nhòp 3690 0.047 0.048 3.00 2Φ16 4.02 Goái phaûi 13830 0.175 0.194 12.15 4Φ20 12.57 2->3 Goái traùi 13830 0.175 0.194 12.15 4Φ20 12.57 Nhòp 14090 0.178 0.198 12.41 4Φ20 12.57 Goái phaûi 17940 0.227 0.261 16.38 3Φ22+2Φ20 17.68 3->4 Goái traùi 17940 0.227 0.261 16.38 3Φ22+2Φ20 17.68 Nhòp 14900 0.189 0.211 13.22 2Φ22+2Φ20 13.88 Goái phaûi 15220 0.193 0.216 13.54 2Φ22+2Φ20 13.88 4->5 Goái traùi 15220 0.193 0.216 13.54 2Φ22+2Φ20 13.88 Nhòp 15000 0.190 0.213 13.32 2Φ22+2Φ20 13.88 Goái phaûi 17920 0.227 0.261 16.36 3Φ22+2Φ20 17.68 5->6 Goái traùi 17920 0.227 0.261 16.36 3Φ22+2Φ20 17.68 Nhòp 14950 0.189 0.212 13.27 2Φ22+2Φ20 13.88 Goái phaûi 14840 0.188 0.210 13.16 2Φ22+2Φ20 13.88 6->7 Goái traùi 14840 0.188 0.210 13.16 2Φ22+2Φ20 13.88 Nhòp 14760 0.187 0.209 13.08 2Φ22+2Φ20 13.88 Goái phaûi 18350 0.232 0.268 16.82 3Φ22+2Φ20 17.68 7->8 Goái traùi 18350 0.232 0.268 16.82 3Φ22+2Φ20 17.68 Nhòp 15250 0.193 0.217 13.57 2Φ22+2Φ20 13.88 Goái phaûi 14840 0.188 0.210 13.16 2Φ22+2Φ20 13.88 8->9 Goái traùi 14840 0.188 0.210 13.16 2Φ22+2Φ20 13.88 Nhòp 11210 0.142 0.154 9.64 3Φ20 9.43 Goái phaûi 16850 0.213 0.243 15.22 2Φ25+2Φ20 16.1 2. TÍNH CỐT ĐAI VÀ CỐT XIÊN CHO DẦM DỌC TRỤC C: Chọn giá trị max để tính chung cả dầm: max = 15480 kG. Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt: QK0.Rn.b.h0 K0 = 0.35 đối với BT # 400 trở xuống; Rn = 130 kG/cm2; Rk = 10 kG/cm2; b = 30cm; h0 = 50 – 5 = 45cm. K0.Rn.b.h0 = 0.35 x 130 x 30 x 45 = 61425 kG > Qmax = 15480 kG thỏa điều kiện. Xét 0.6 x Ru x b x h0 = 0.6 x 10 x 30 x 45 = 8100 kG < Qmax cần đặt cốt đai. Lực mà cốt đai phải chịu: Qđ = = = 49.31 kG/cm2. Khoảng cách các đai tính toán: utt = Chọn đai 8, n = 2, fđ = 0.503cm2, Rađ = 2200 kG/cm2. utt = = 44.88 cm Khoảng cách cực đại các đai: umax = = = 58.87 cm Theo cấu tạo, đoạn cách gối ¼ L, khoảng cách đai cho dầm có chiều cao h50cm: uct h/3 = 50/3 = 16cm và uct 30cm. Đoạn ¼ L gần gối tựa đặt đai 8 a 150. Đoạn giữa dầm đặt 8a250. qđ = = = 147.5 kG/m Khả năng chịu cắt của bê tông và cốt đai tại tiết diện nguy hiểm nhất là: QĐB = = = 26774 kG > 15480 kG. Bê tông và cốt đai đã đủ chịu lực cắt không cần đặt cốt xiên. CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP KHUNG TRỤC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ CHỊU LỰC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH. Như trong chương 1 đã phân tích và lựa chọn, công trình nhà hàng khách sạn Châu Phố được thiết kế với hệ chịu lực là khung bê tông cốt thép . Sơ đồ hệ chịu lực chính của công trình 5.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN TRONG KHUNG KHÔNG GIAN. 5.2.1.Chọn sơ bộ tiết diện dầm Tiết diện dầm được tính toán sơ bộ và đã được chọn trong chương 2. CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM Loại dầm STT Kí hiệu Nhịp dầm ld(m) Hệ số md Chiều cao hd(m) Bề rộng bd(m) Chọn tiết diện bxh(cm) Chính 1 D2 6.5 14 0.46 0.31 30x60 Phụ 2 D1 7.0 16 0.44 0.29 30x50 3 D3 6.5 16 0.41 0.27 30x50 4 D4 2.5 16 0.16 0.11 25x40 5 D5 4.5 16 0.28 0.19 25x40 6 D6 4.0 16 0.25 0.17 25x40 Chọn sơ bộ tiết diện dầm 5.2.2Chọn sơ bộ tiết diện cột. Xem cột như cấu kiện chịu nén lệch tâm ta xác định sơ bộ tiết diện cột theo công thức sau: Trong đó: N - Lực nén tác dụng lên cột. N = . Qs = . qi - lực tác dụng lên sàn i; Si - diện truyền tải của sàn lên cột. Q1 - trọng lượng bản thân của các cột trên sàn i cần tính tiết diện. Q2 - trọng lượng bản thân các dầm qua cột và tường xây trên dầm. k = 0,9 - 1,1 ( đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm). k = 0,9 - 1,1 ( đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm). Rn - cường độ chịu nén tính toán của bê tông. Fc - diện tích tiết diện ngang của cột Tiết diện cột được chọn sơ bộ và được trình bày trong bảng sau: Cột Tầng A1 – A9, D1 – D9 B1 , C1 B9 , C9 B2 – B8 C2 – C8 1 – 3 65x65 65x65 75x75 4 – 6 55x55 55x55 65x65 7 – 9 45x45 45x45 55x55 Kết quả lựa chọn sơ bộ tiết diện cột. 5.2.3.Chiều dày bản sàn . Chiều dày bản sàn đã được xác định trong chương 2. PHAÂN LOAÏI OÂ SAØN VAØ CHIEÀU DAØY SAØN Kyù hieäu Cạnh ngắn (m) Cạnh dài (m) Tỷ số Loại sàn Hệ số D Hệ số Diện tích Chiều dày(m) S1 3.5 6.5 1.86 Bản 2 phương 1 40 22.75 0.09 S2 2.5 4.0 1.60 Bản 2 phương 1 40 10 0.063 S3 2.5 2.5 1 Bản 2 phương 1 40 6.25 0.063 S4 2.5 6.5 2.6 Bản 1 phương 1 40 16.25 0.063 S5 2.0 6.5 3.25 Bản 1 phương 1 40 13 0.05 S6 4.5 6.5 1.45 Bản 2 phương 1 40 29.25 0.113 S7 2.5 4.5 1.8 Bản 2 phương 1 40 11.25 0.063 S8 3.0 3.5 1.17 Bản 2 phương 1 40 10.5 0.075 Bảng 6.3: Phân loại ô sàn và chiều dày sàn. Từ bảng 6.3, sơ bộ chọn chọn chiều dày bản sàn của tầng điển hình hs = 10cm để tính toán. 5.3.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH. 5.3.1Tĩnh tải tác dụng lên công trình Tĩnh tải tác dụng lên sàn. Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn, đã được tính trong chương 2 được thể hiện trong bảng 2.3 Tải trọng do tường xây trên sàn, Trọng lượng tường biên: tường biên là tường 20 xây gạch ống có , hệ số độ tin cậy n =1,3, chiều cao tường như sau: ở sàn có dầm htường = htầng – hdc = 3,3 – 0,5 = 2,8m. Trọng lượng tường xây bên trong nhằm chia phòng là tường 10 xây gạch ống có . chiều cao tường như sau: ở sàn có dầm htường = htầng – hdp = 3,3 – 0,4 = 2,9m. Tải trọng do tường xây trên sàn và trên dầm được tính theo công thức sau: (kG/m) Kết quả tính toán tải trọng do tường xây trên dầm được trình bày trong bảng sau: Tường xây 20 htường Hệ số vượt tải n (kG/m2) (kG/m) 2.9 1.3 330 1244.1 2.8 1.3 330 1201.2 Tường xây 10 2.9 1.3 180 678.6 2.8 1.3 180 655.2 . Kết quả tính tải trọng tường xây trên sàn và dầm. Ở đây có một điểm lưu ý rằng không tính tải tuờng qui đổi phân bố đều trên sàn, vì khi gán tải tường xây trên sàn trong mô hình ta gán các tải phân bố trên mét dài lên các dầm ảo với đặc trưng tiết diện là “None” . Cách gán tải này mô tả đúng với cách làm việc thực tế của sàn khi có tường xây trên nó 5.3.2.Trọng lượng do hồ nước mái. Chính là phản lực tại các chân cột hồ nước, được xác định dựa vào kềt quả giải mô hình hệ dầm trực giao cho dầm nắp và dầm đáy. Phản lực gối tựa của hệ dầm nắp. Phản lực gối tựa hệ dầm đáy. Troïng löôïng baûn thaân cuûa coät: . Troïng löôïng cuûa hoà nöôùc maùi taùc duïng leân coâng trình chính laø phaûn löïc taïi caùc chaân coät hoà nöôùc , vôùi 4 coät goùc coù R = 9,92 + 43,58 + 0,563 = 54,06 T . 5.3.3.Taûi troïng gioù. Taûi troïng gioù taùc ñoäng vaøo coâng trình laø thaønh phaàn gioù tónh Xác định giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió. Theo điều 6.3 TCVN 2737-1995, giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj ở độ cao zj so với mốc chuẩn xác định theo công thức sau: Witc = Wokzic. Trong đó: Wo: áp lực gió tiêu chuẩn; do công trình xây dựng ở Châu Đốc An Giang nên thuộc vùng áp lực gió I có Wo = 65 kG/m2. kzi: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5 TCVN 2737-1995, công trình thuộc dạng địa hình A; c: hệ số khí động lấy theo bảng 6 TCVN 2737-1995; cđ = 0.8 (phía đón gió); ch = 0.6 (phía khuất gió). Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1.2 Kết quả tính toán tải trọng gió tĩnh trình bày trong bảng sau: TAÀNG Z (m) k W0 PHÍA ÑOÙN GIOÙ PHÍA KHUAÁT GIOÙ Cñ Wtc (T/m2) Wtt (T/m2) Ch Wtc (T/m2) Wtt (T/m2) 10 31.1 1.377 65 0.8 0.072 0.086 0.6 0.054 0.064 9 27.8 1.352 65 0.8 0.07 0.084 0.6 0.053 0.063 8 24.4 1.325 65 0.8 0.069 0.083 0.6 0.052 0.062 7 21.2 1.300 65 0.8 0.068 0.081 0.6 0.051 0.061 6 17.9 1.269 65 0.8 0.066 0.079 0.6 0.049 0.059 5 14.6 1.235 65 0.8 0.064 0.077 0.6 0.048 0.058 4 11.3 1.196 65 0.8 0.062 0.075 0.6 0.047 0.056 3 8 1.136 65 0.8 0.059 0.071 0.6 0.044 0.053 2 4 1.035 65 0.8 0.054 0.065 0.6 0.040 0.048 1 0.0 0.000 65 0.8 0.000 0.000 0.6 0.000 0.000 Kết quả tính toán tải trọng gió tĩnh. Hoạt tải tác dụng lên công trình. Hoạt tải tác dụng lên công trình thông qua hoạt tải sử dụng tác dụng lên sàn, hoạt tải này đã được tính toán trong chương 2, và được trình bày trong bảng 2.4. 5.4.1.Tiến hành gán tải lên mô hình không gian. 1. Tĩnh tải ( TT ) . 2. Hoạt tải chất đầy ( HTCĐ ) . 3. Hoạt tải chất đầy cách tầng chẵn ( HTCĐCTC ) . 4. Hoạt tải chất đầy cách tầng lẻ ( HTCĐCTL ) . 5. Hoạt tải gió theo phương X ( từ trái sang phải – GIO X ) . 6. Hoạt tải gió theo phương X ( từ phải sang trái – GIO XX ) . 7. Hoạt tải gió theo phương Y ( từ trái sang phải – GIO Y ) . 8. Hoạt tải gió theo phương Y ( từ phải sang trái – GIO YY ) . 5.4.2 Tổ hợp tải trọng . Ứng với các trường hợp tải trọng trên ta tiến hành tổ hợp tải trọng theo cấu trúc tổ hợp như sau: Công việc tổ hợp tải trọng cho công trình được thực hiện theo cấu trúc sau : Tổ hợp 1 : TT + HTCĐ Tổ hợp 2 : TT + HTCĐCTC Tổ hợp 3 : TT + HTCĐCTL Tổ hợp 4 : TT + GIO X Tổ hợp 5 : TT + GIO XX Tổ hợp 6 : TT + GIO Y Tổ hợp 7 : TT + GIO YY Tổ hợp 8 :TT + 0.9.( HTCĐ + GIO X ) Tổ hợp 9 : TT + 0.9.( HTCĐ + GIO XX) Tổ hợp 10 : TT + 0.9.( HTCĐ + GIO Y) Tổ hợp 11 :TT + 0.9.( HTCĐ + GIO YY) Tổ hợp 12 : TT + 0.9.( HTCĐCTC + GIO X) Tổ hợp 13 : TT + 0.9.( HTCĐCTC + GIO XX) Tổ hợp 14 : TT + 0.9.( HTCĐCTC + GIO Y) Tổ hợp 15 : TT + 0.9.( HTCĐCTC + GIO YY) Tổ hợp 16 : TT + 0.9.( HTCĐCTL + GIO X) Tổ hợp 17 : TT + 0.9.( HTCĐCTL + GIO XX) Tổ hợp 18 : TT + 0.9.( HTCĐCTL + GIO Y) Tổ hợp 19 :TT + 0.9.( HTCĐCTL + GIO YY) Và cuối cùng là tổ hợp bao ( tổ hợp 20 ) : Tổ hợp BAO : BAO = max , min ( Tổ hợp 1 , Tổ hợp 2 , … , Tổ hợp 19 ) . 5.4.3.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG KHÔNG GIAN. Việc xác định nôi lực khung không gian được dựa vào kết quả do phần mềm Etabs 9.0 xuất ra, từ việc mô hình khung không gian và gán các trường hợp tải lên mô hình. 5.4.4.TÍNH TOÁN CỐT THÉP. Tiến hành tính toán và bố trí cốt thép cho khung trục 5. Sau khi có kết quả nội lực từ phần mềm Etabs 9.0 ta tính toán cốt thép cho dầm và cột bằng chương trình Microsoft Excel như sau: 5.5.1.Tính toán cốt thép dầm khung trục 5. Tính toán cốt thép dọc. Từ biểu đồ bao moment và lực cắt dầm khung trục 5, ta lấy nội lực tại 3 tiết diện nguy hiểm: tiết diện giữa nhịp và tiết diện ở 2 đầu gối, đối với gối tiết diện nào có giá trị nội lực lớn hơn thì ta lấy giá trị đó để tính cốt thép và bố trí cho cả 2 tiết diện. Kết quả do nội lực dầm do Etabs 9.0 được tổng hợp và trình bày trong các bảng sau: D2 TẦNG NHỊP A-B NHỊP C – D (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) 1 41.81 42.60 41.81 42.60 42.22 42.06 42.22 42.06 42.22 42.60 2 41.04 42.33 40.45 41.84 3 41.68 40.83 38.95 40.34 4 41.32 40.81 44.05 40.81 42.40 40.26 43.45 40.26 44.05 40.81 5 42.52 39.05 41.93 38.49 6 44.05 37.90 43.45 37.32 7 46.71 38.18 46.71 40.82 46.09 37.54 46.34 42.56 46.71 42.56 8 46.33 35.29 45.70 34.56 9 44.95 40.82 46.34 42.56 Bảng 6.5. Kết quả moment trong dầm D2 tại các tiết diện nguy hiểm . D2 TẦNG NHỊP B-C 1 11.68 26.25 12.25 26.25 2 12.25 26.12 3 11.59 25.09 4 10.55 25.07 10.55 25.07 5 10.49 23.27 6 9.42 22.78 7 7.66 26.36 39.75 38.43 8 7.19 21.65 9 39.75 38.43 . Kết quả moment trong dầm D2 tại các tiết diện nguy hiểm. Giả thiết tính toán. a = 4 khoảng cách từ trọng tâm cốt thép theo phương cạnh ngắn đến mép bê tông chịu kéo. chiều cao có ích của tiết diện, h0= hD2 – a = 60 – 4 = 56cm; b = 30cm- bề rộng của dầm . Đặc trưng vật liệu lấy theo bảng 6.6 Bê tông M300 Cốt thép CIII Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Eb (daN/cm2) a0 (daN/cm2) Ra (daN/cm2) Ra’ (daN/cm2) Ea (daN/cm2) 130 10 2.9x105 0.58 3400 3400 2.1x106 Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán. Công thức tính toán và kiểm tra hàm lượng m như sau: Trong đó: Kiểm tra hàm lượng cốt thép m theo điều kiện sau: Theo “Tính toán và cấu tạo kháng chấn các công trình nhiều tầng” của tác giả Phan Văn Cúc – Nguyễn Lê Ninh. để đảm bảo yêu cầu cấu tạo kháng chấn cho công trình thì hàm lượng cốt thép chịu kéo phải nằm trong giới hạn sau: (Ở đây Ra tính bằng Mpa) Kết quả tính toán đuợc trình bày trong bảng 4.8 Tại tiết diện giữa nhịp và ở gối ta tính thép cho tiết diện chữ nhật bxh. Kết quả tính toán cốt thép được trình bày trong các bảng sau: Dầm D2 nhịp A – B và C – D TẦNG Giá trị Mmax (Tm) A Fatt (cm2) Thép chọn (%) Kiểm tra Số thanh Fachọn (cm2) min =0,41% 1 – 3 Mmax nhịp 42.22 0.345 0.444 23.41 5F25 24.55 1.46 Thỏa! Mmax gối 42.60 0.348 0.449 23.70 5F25 24.55 1.46 Thỏa! 4 – 6 Mmax nhịp 44.05 0.360 0.471 24.86 5F25 24.55 1.46 Thỏa! Mmax gối 40.81 0.334 0.423 22.33 5F25 24.55 1.46 Thỏa! 7 – 9 Mmax nhịp 46.71 0.382 0.514 27.12 6F25 29.45 1.75 Thỏa! Mmax gối 42.56 0.348 0.449 23.67 5F25 24.55 1.46 Thỏa! Dầm D2 nhịp B – C 1 – 3 Mmax nhịp 12.25 0.100 0.106 5.58 3F20 9.4 0.58 Thỏa! Mmax gối 26.25 0.215 0.245 12.90 5F20 15.71 0.94 Thỏa! 4 – 6 Mmax nhịp 10.55 0.086 0.090 4.77 3F20 9.4 0.37 Thỏa! Mmax gối 25.07 0.205 0.232 12.23 5F20 15.71 0.94 Thỏa! 7– 9 Mmax nhịp 39.75 0.325 0.408 21.55 5F25 24.55 1.46 Thỏa! Mmax gối 38.43 0.314 0.390 20.60 5F25 24.55 1.46 Thỏa! Kết quả tính toan cốt thép dầm khung trục 5. Tính toán cốt đai: Trong mỗi đoạn dầm chọn Qmax từ kết quả tổ hợp để tính cốt đai. Kết quả từ biểu đồ bao lực cắt được trình bày trong bảng sau TẦNG Dầm D2 Nhịp A-B Dầm D2 NHỊP C - D Qmax(T) DẦM D2 NHỊP B-C Q(T) Qmax(T) Q(T) Qmax(T) Q(T) Qmax(T) 1 28.61 28.61 28.12 28.12 28.61 16.93 14.97 2 28.45 28.02 17.05 3 28.00 27.52 16.59 4 28.04 28.04 27.55 27.55 28.04 16.15 14.54 5 27.34 26.85 15.64 6 27.46 26.95 15.21 7 28.01 28.27 27.49 29.43 29.43 14.76 13.57 8 27.01 26.46 14.16 9 28.27 29.43 26.22 Tổng hợp kết quả lực cắt từ biểu đồ bao lực cắt Theo TCXD 198 – 1997 khoảng cách cốt đai được lấy như sau : Trong phạm vi chiều dài 3hd (hd là chiều cao tiết diện bê tông của dầm) của dầm kể từ mép cột phải đặc các đai dày hơn khu vực giữa dầm. Khoảng cách giữa các đai không lớn hơn giá trị tính toán theo yêu cầu chịu lực cắt nhưng đồng thời phải 0,25hd và không lớn hơn 8 lần đường kính cốt thép dọc. Trong mọi trường hợp khỏang cách này cũng không vượt quá 150mm. Tại khu vực giữa dầm (ngoài phạm vi nói trên), khỏang cách giữa các đai chọn0,5hd và không lớn hơn 12 lần đường kính cốt thép dọc đồng thời không vượt quá 300mm. Tính toán tiết diện chỉ bố trí cốt đai mà không bố trí cốt xiên. Trường hợp cấu kiện chỉ đặt cốt đai mà không đặt cốt xiên : Với : Trình tự tính toán cốt đai dầm theo lưu đồ sau: Thoûa! Boá trí coát ñai theo caáu taïo Khoâng thoûa! KhoângThoûa! Taêng b, h. Taêng M# Choïn laïi n, fñ KhoângThoûa! Xaùc ñònh uct Choïn Boá trí coát ñai Lưu đồ tính toán cốt đai dầm. Kết quả tính toán cốt đai được trình bày trong các bảng sau: Tầng Dầm Q (T) Kích Thước 0,35Rnbh0 (T) Kiểm tra tiết diện 0,6Rkbh0 (T) Kiểm tra qđ (T) Utt (cm) Umax (cm) Uct (cm) b(cm) h(cm) 1-3 D2 28.61 30 60 76.4 Đạt! 10.1 Tính cốt đai! 108.8 20.34 49.33 20 4-6 D2 28.04 30 60 76.4 Đạt! 10.1 Tính cốt đai! 104.5 21.18 50.33 20 7-9 D2 29.34 30 60 76.4 Đạt! 10.1 Tính cốt đai! 114.4 19.35 48.1 20 . Kết quả tính toán cốt đai. Tầng Dầm Q (T) Đoạn gần gối Đoạn giữanhịp Rađ (kG/cm2) qđb (kG/cm) Qđb (T) Kiểm tra 1-3 D2 28.61 8u150 8u250 2200 147.5 33.32 Không tính cốt xiên 4-6 D2 28.04 8u150 8u250 2200 147.5 33.32 Không tính cốt xiên 7-9 D2 29.34 8u150 8u250 2200 147.5 33.32 Không tính cốt xiên Kết quả chọn cốt đai bố trí trong dầm. Tính toán cốt treo Tại vị trí dầm phụ kê lên dầm chính cần có cốt treo để gia cố cho dầm chính. Kiểm tra lực tập trung do dầm D1 truyền cho dầm chính D2 tại vị trí giữa dầm D2 tầng 1 là nơi có lực tập trung tương đối lớn so với các vị trí khác từ kết quả tổ hợp, để tính cốt treo cho các dầm ở các tầng khác : Diện tích các lớp cốt treo cần thiết: Số lượng cốt treo cần thiết ở mỗi phía của dầm D1 gối lên dầm D2. Nếu dùng đai F8, 2 nhánh thì số đai cần thiết là: Chọn 5 đai Như vậy bố trí mỗi bên 5 đai, bước đai: 5.6.1Tính toán cốt thép cột khung trục 5. Do khung tính toán là khung không gian nên ta tính toán cột thép cho cột theo cột lệch tâm 2 phương. Từ kết quả nội lực do Etabs xuất ra ứng với cho từng tổ hợp tải trọng (không lấy tổ hợp bao). Ta tính toán cốt thép cho các tổ hợp này, sau đó so sánh chọn cốt thép lớn nhất để bố trí. Nội lực trong cột lệch tâm 2 phương được thể hiện dưới hình sau: Trong đó: M3 : Moment uốn trong mp XZ. M2 : Moment uốn trong mp YZ. V2 : Lực cắt theo phương X. P : Lực nén dọc trục Z. . Các Thành phần nội lực trong cột lệch tâm hai phương. Theo qui phạm Việt Nam, cụ thể là TCVN 5574 – 1991 trình tự tính toán cột lệch tâm tiết diện chữ nhật bxh như sau: 5.6.2.Xác định hệ số uốn dọc : Nếu Nếu giả thiết , sau khi tính kiểm tra lại. ; (gt); ; Tính . - Trong phạm vi đồ án này chỉ tính toán cốt thép cho cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật bxh, đặt cốt thép đối xứng, là dạng phổ biến nhất khi tính toán cốt thép thực tế. - Giả thiết , tính toán như trên, sau khi tính toán cốt thép kiểm tra lại hàm lượng so với giả thiết. Tính Nếu : Tính toán cốt thép theo (1); Nếu : Nén lệch tâm lớn. + x = 1,8.( Tính toán cốt thép theo (2); + Tính toán cốt thép theo (3); (1) . (2). (3). Theo “ Tính toán và cấu tạo kháng chấn các công trình nhà nhiều tầng” của tác giả Phan Văn Cúc – Nguyễn Lê Ninh. Hàm lượng cốt thép dọc của cột nằm trong giới hạn sau (kể cả vùng nối chồng cốt thép); Khoảng cách giữa các thanh cốt thép dọc, kể cả từ tâm không được vượt quá 200mm. - Trong phạm vi của đồ án này chỉ tính cột khung trục 5, vì tính chất đối xứng của khung ta chỉ tính toán cốt thép cho 2 vị trí cột là: Cột trục C – 5 ( được Etabs đánh dấu là C13) và cột trục A – 5 ( được Etabs đánh dấu là C36). - Các đặc trưng vật liệu dùng tính cột cho trong bảng sau: Bê tông M300 Cốt thép CIII Rn (daN/cm2) Rk (daN/cm2) Eb (daN/cm2) a0 (daN/cm2) Ra (daN/cm2) Ra’ (daN/cm2) Ea (daN/cm2) 130 10 2.9x105 0.58 3400 3400 2.1x106 Đặc trưng vật liệu sử dụng tính toán cột khung trục 5. Ở đây cốt thép được tính và bố trí theo trường hợp cốt thép đối xứng .Vì tính khung không gian nên cốt thép trong cột được bố trí treo phương chu vi, cốt thép tính theo phương nào thì bố theo phương tương ứng của cột , tận dụng cốt thép ở 4 góc để chịu lực theo cả 2 phương. - Nội lực của cột xin xem phần phụ lục kèm theo. - Kết quả tính toán thép cột được trình bày trong các bảng sau: P.tm M.cắt Tải P(t) M3(t.m) M2(t.m) V2(t) V3(t) l(m) Pdh(t) M3dh(t.m) M2dh(t.m) b(cm) h(cm) aX(cm) aY(cm) (%) (%) l0(cm) C13_STORY9 0 COMB3 -151.32 -1.234 -10.037 -0.95 -5.08 3.3 -151.32 -1.234 -10.037 55 55 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY8 0 COMB1 -235.33 -0.676 -14.233 -1.13 -10.82 3.3 -235.33 -0.676 -14.233 55 55 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY7 0 COMB1 -320.32 -0.453 -10.759 -1.58 -10.26 3.3 -320.32 -0.453 -10.759 55 55 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY6 0 COMB1 -405.92 -0.472 -14.017 -1.93 -13.54 3.3 -405.92 -0.472 -14.017 65 65 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY5 0 COMB1 -491.36 -0.352 -14.08 -2.32 -13.74 3.3 -491.36 -0.352 -14.08 65 65 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY4 0 COMB11 -569.45 -0.187 -19.678 -2.74 -14.14 3.3 -569.45 -0.187 -19.678 65 65 4 4 0.8 1.26 175 C13_STORY3 0 COMB1 -664.09 -0.178 -14.689 -2.97 -16.99 3.3 -664.09 -0.178 -14.689 75 75 4 4 0.8 0.8 175 C13_STORY2 0 COMB11 -742.11 0.039 -32.915 -3.51 -15.87 4 -742.11 0.039 -32.915 75 75 4 4 0.8 1.17 224 C13_STORY1 0 COMB11 -829.86 0.14 -35.4 -4.08 -13.7 4 -829.86 0.14 -35.4 75 75 4 4 1.15 1.86 322 . Kết quả tính toán các giá trị cần thiết phục vụ việc tính thép cột C-5 (Etabs đành dấu là C13). P.tm b (cm) h (cm) aX aY h0X h0Y FaX (cm2) Thép chọn theo phương X FaY (cm2) Thép chọn theo phương Y F(mm) Fa (cm2) % F(mm) Fa (cm2) % C3_TANG 9 55 55 4 4 50 50 11.22 4F20 12.57 0.8 11.22 4F20 12.57 0.8 C3_TANG 8 55 55 4 4 50 50 11.22 4F20 12.57 0.8 11.22 4F20 12.57 0.8 C3_TANG 7 55 55 4 4 50 50 11.22 4F20 12.57 0.8 11.22 4F20 12.57 0.8 C3_TANG 6 65 65 4 4 60 60 15.86 5F20 15.71 0.8 15.86 5F20 15.71 0.8 C3_TANG 5 65 65 4 4 60 60 15.86 5F20 1._. nguy hiểm nhất cho móng (Nmax – Mxtư – Mytư – Qxmax – Qymax) Chọn loại vật liệu, kích thước cọc và chiều sâu chôn móng Xác định sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền Theo cường độ đất nền Theo TCXD 205-1998 sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc hoặc Qu = Qp + Qs = Ap .qp + As.fs Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên Qu = Ap.qp + u trong đó: . FS - hệ số an toàn chung ( FS = 2 3,0 ); . FSs - hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 2,0 2,5) ; . FSp - hệ số an toàn ở mũi cọc (FSp = 2 3,0). . Qu - sức chịu tải cực hạn của cọc; . Qs - sức chịu tải cực hạn do ma sát bên; . Qp - sức chịu tải cực hạn do mũi cọc; . fs - ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất; . qp - cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc; . As - diện tích của mặt bên cọc; . Ap - diện tích tiết diện mũi cọc; . fsi - ma sát bên tại lớp đất thứ i; . li - chiều dày của lớp đất thứ i; . u - chu vi cọc. Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên của cọc fs tính theo công thức sau trong đó: . - lực dính giữa thân cọc và đất ; . - góc ma sát giữa cọc và đất nền ; . - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm) - khi không có mực nước ngầm; - khi có mực nước ngầm. svi = . KS - hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi [11]. trong đó: . g - dung trọng đất nền dưới mũi cọc (T/m3); . d - dường kính tiết diện cọc (m); . c - lực dính đất nền dưới mũi cọc (T/m2); . sVP - ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (T/m2); - khi không có mực nước ngầm; - khi có mực nước ngầm. . Nc, Nq, Ng - hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong j và hình dạng mũi cọc tra bảng hệ số chịu tải Terzaghi [24]. Đối với cọc khoan nhồi lấy FSs= 2 FSs= 3 BẢNG 10.2: TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN DO MA SÁT BÊN Qs Lớp Đất Li (m) (rad) (T/m3) (T/m2) Ksi=1-sin Ci (T/m2) fsi (T/m2) fsili (T/m) Qs(T) 3 6 24.13 2.11 12.66 0.5912 0.35 3.703 22.218 717.13 4 4 12.8 1.94 7.76 0.7785 0.42 1.7925 7.17 5 20 28.36 2.044 44.88 0.525 0.097 12.816 256.32 285.71 Sức chịu tải cho phép: T Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Tính sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền, TCXD 205-1998 trong đó: . ktc - hệ số an toàn lấy bằng 1.4; . m - hệ số điều kiện làm việc, mũi cọc tựa trên lớp đất sét có độ bão hoà G > 0.85 nên lấy m = 1; . mR - hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc, lấy mR=1; . mfi - hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ khoan, lấy theo bảng A5 (TCXD 205-1998) lấy bằng 0.6 . - ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc, giá trị tra theo Bảng A.2 Phụ Lục A [7]. . li - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc; . Ap - diện tích tiết diện cọc (m2); . u - chu vi cọc (m); . qP - cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, mũi cọc đặt vào trong lớp đất sét có độ sệt IL = 0.3. Với chiều sâu mũi cọc h = 33m (so với mặt đất tính toán), giá trị qP được xác định theo Bảng A.7 Phụ Lục A [7]. Tra bảng và nội suy được: qP = 251T/m2; Xác định các giá trị ma sát bên Z fi mf.fi.li Z1 4 fs1 5.3 6.36 Z2 6 fs2 5.80 6.96 Z3 8 fs3 6.20 7.44 Z4 10 fs4 5.55 6.66 Z5 12 fs5 5.79 6.948 Z6 14 fs6 5.20 6.24 Z7 16 fs7 5.41 6.492 Z8 18 fs8 5.59 6.708 Z9 20 fs9 5.6 6.72 Z10 22 fs10 5.8 6.96 Z11 24 fs11 6.0 7.2 Z12 26 fs12 6.2 7.44 Z13 28 fs13 6.4 7.68 Z14 30 fs14 6.6 7.92 Z15 32 fs15 6.76 8.112 105.84 Qtc=529.37 (T). Qa(a) = 378.12 (T). Sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền T. Ptt = Qa = 378.12 T Xác định số lượng cọc và kích thước đài cọc Để các cọc làm việc có hiệu quả, các cọc được bố có tim cách nhau một đoạn ³ 3d. a = 3d = 3x1 = 3m Ap lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài = 42.01(T/m2 ) Diện tích sơ bộ của đáy đài cọc Fđ = m2 Trọng lượng tính toán sơ bộ đài, đất trên đài và lực dọc tính toán đáy đài N0tt = Ntt + 1,1x15.23x3x2 = 649.23(T) Xác định số lượng cọc nc = = 2.4cọc trong đó: . Ntt - tải trọng tính toán; . Ptt - sức chịu tải của cọc; . k - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen lấy 141.5; Sơ đồ bố trí cọc trong đài Chọn nttc = 2 cọc Hình 10.3: Mặt bằng bố trí cọc Diện tích thực tế của đài cọc được chọn: 5.0 x 2.0 m (Fđ = 10 m2) Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đáy đài N0tt = Ntt + Nđài = 548.71+ 1,1x10x3x2 = 614.71(T) Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm Môment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài: Tm; Tm. Theo [7] tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm được xác định theo công thức: trong đó: . - tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài; . M0y - mômen xoay quanh trục 0y tại đáy đài; . M0x - mômen xoay quanh trục 0x tại đáy đài; xmax = 0 m, ymax = 1.5m; T; T. Trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài (chôn sâu 2.2m). =1.1Fđgtbhm=1.1´10´2´2 =44 T. Kiểm tra: (T) < (T) (thoả) (T) > 0 (cọc chỉ chịu nén); Như vậy, cọc thiết kế thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống dãy cọc biên và Nmintt > 0 nên cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. à Điều kiện chịu tải của móng cọc đã thoả mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Tính lún cho móng cọc là tính lún cho nền đất nằm dưới mũi cọc. Nền của móng cọc gồm các lớp đất nằm trong chiều sâu chịu nén cực hạn Ha. Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc, tại đáy đài và nghiêng một góc a được tính như sau: Xác định jtb: ’ trong đó: . ji - góc ma sát trong của lớp đất có chiều dày hi. Xác định góc a: Độ lún của nền đất dưới mũi cọc do tải trọng của móng khối qui ước gây nên gồm trọng lượng của đài cọc, của cọc và của đất trong khối qui ước abcd. Hình 10.4: Xác định khối móng khối qui ước Xác định chiều dài và chiều rộng khối móng qui ước: m; m; Diện tích đáy khối móng qui ước: m2 Xác định khối lượng khối móng qui ước Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ và có kể cả trọng lượng cọc): Trọng lượng lớp đất thứ i (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ): Trọng lượng cọc bêtông trong lớp đất thứ i: Trọng lượng của móng khối quy uớc từ đáy đài trổ xuống Lớpđất gi(T/m3) hi(m) Fqư(m2) Fcọc(m2) Piđất(T) Picọc(T) Pi(T) 3 2.11 6 64.83 1.57 800.87 19.786 820.66 4 0.94 4 64.83 1.57 237.86 5.9 243.76 5 1.044 20 64.83 1.57 1320.87 32.782 1353.65 S(T) 2418.07 + Trọng lượng của móng khối quy ước trong phạm vi từ đáy đài trở lên là : ( T ) + Trọng lượng của toàn bộ khối móng qui ước : Ntcqư = P + P’ = 2418.07 + 388.98 = 2807.05 ( T ). + Trị tiêu chuẩn của lực dọc xác định đến đáy móng khối quy ước : N0tcqư = Ntc + Ntcqư = 477.142+ 2807.05 = 3284.19 ( T ). - Môment tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: => Mtcox = Mtcx + Qtcy x ( H + h )= 23.465 + 10.715 x ( 30 + 3 ) = 377.06 ( Tm ) => Mtcoy = Mtcy + Qtcx x ( H + h ) = 8.467 + 2.354 x (30 + 3 ) = 86.149 ( Tm ) Độ lệch tâm: m; m. Xác định áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. Xác định cường độ tính toán của đất tại đáy khối móng qui ước trong đó: . m1, m2 - hệ số điều kiên làm việc của đất nền và công trình xác định theo Bảng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = 1.2, m2 = 1; . Ktc = 1 - hệ số tin cậy lấy theo Điều 3.38 TCXD 45 : 78; A = 0.98 B = 4.93 D = 7.4 . A, B, D - các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 TCXD 45 : 78 phụ thuộc váo góc ma sát trong jII của lớp đất đáy khối móng qui ước: với jII = 28.360 à . CII = 0.105 kG/cm2 = 1.05 T/m2; + gII = gIIđn =1.94 - 1 g/cm3 = 0.94 g/cm3 = 0.94 T/m3 . + gII = gIIđn =2.044 - 1 g/cm3 = 1.044 g/cm3 = 1.044 T/m3 . T/m3 . 306.99 (T/m2) . Kiểm tra: + (T/m2) + (T/m2) à Vậy nền đất dưới đáy khối móng quy ước ổn định, có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. Xác định độ lún của móng Ứng suất bản thân của khối móng qui ước: Lớpđất gi(T/m3) hi(m) gihi(T/m2) 2 2.04 3 6.12 3 2.11 6 12.66 4 0.94 4 3.76 5 1.044 20 20.88 sbt (T/m2) 43.42 Ứng suất gây lún tại đáy khối móng qui ước: T/m2 Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng 2 m . Vì chiều sâu chịu nén cực hạn dưới đáy móng khối qui ước kết thúc tại độ sâu, tại đáy khối móng qui ước có: àDo đó không cần tính lún, điều kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai luôn thoả. Tính toán móng cọc chịu tác dụng lực ngang và moment. Lực ngang Hx, Hy tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài: TẢI TRỌNG NẰM NGANG Tên tải Tải tính toán ( T ) Tải tiêu chuẩn ( T ) Qx 2.707 2.256 Qy 12.322 10.268 Hx 0.54 0.45 Hy 2.46 2.05 Tính toán cọc chịu tải trọng ngang theo biến dạng theo điều kiện: trong đó: . - chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, xác định theo tính toán. - giá trị giới hạn cho phép của chuyển vị ngang và góc xoay của đầu cọc, được qui định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, được xác định theo công thức: ; ; với: ; ; ; ; ; trong đó: . Eb - môđun đàn hồi của bêtông (M.300) Eb = 290´104 T/m2; . bc - chiều rộng qui ước của cọc, d = 1m lấy bc = d + 1m = 2m; . I - mômen quán tính tiết diện ngang của cọc m4; . K - hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc và đặc trưng của nó được xác định theo Bảng G.1 - TCXD 205 : 1998. Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang. Chiều sâu ảnh hưởng được xác định theo công thức thực nghiệm: m. _ Do đoạn cọc có chiều sâu ảnh hưởng chỉ đi qua 1 lớp đất ( lớp thứ 3 ) nên hệ số tỷ lệ K sẽ được tra theo bảng 5.14 trang 297 sách “Nền Và Móng “của GSTS NGUYỄN VĂN QUẢNG – ĐHKTHN Lớp thứ ba – lớp sét lẫn sỏi sạn Laiterit có IL = 0.18 => K = 692 ( T/m4 ) ( đã nội suy rồi ) . Hệ số biến dạng: ( ) A0, B0, C0 - các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng G.2 - TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le: m Vì Le = 13.2 > 4 nên tra bảng tại giá trị có ³ 4 => A0 = 2.441 , B0 = 1.621 , C0 = 1.751 Tra Bảng G.2: A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751; Chuyển vị ngang của tiết diện gây bởi lực H0 = QCtt = 1: m/T; Góc xoay của tiết diện gây bởi mômen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); Chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện gây bởi mômen M0 = MCtt = 1 và lực H0 = QCtt = 1: 1/T; và - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp) . H0, H - giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt . M0, M - giá trị tính toán của mômen tại đầu cọc, lấy M0 = Mng + QCtt´l0 . - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp . Nhận xét: Giả định đầu cọc được ngàm cứng vào đáy đày do vậy cọc chỉ chuyển vị ngang mà không có chuyển vị xoay tức là () . Lúc này trong tính toán phải tính đến mômen ngàm Mng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài. Tm Chuyển vị ngang của tiết diện cọc m; 1.177 mm Chuyển vị ngang của đầu cọc mm < 10 mm. Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. Xác định áp lực tính toán, mômen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Mômen uốn Mz (T.m), lực cắt Qz (T) và lực dọc Nz (T) trong tiết diện cọc được tính toán theo các công thức sau: ; ; Nz = N; A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4 và D4 Các hệ số lấy theo Bảng G.3 - TCXD 205 : 1998 trong đó: . ze – chiều sâu tính đổi: (m); . z – chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các giá trị Mz, Qz được tính trong bảng sau: Tính toán cốt thép cho cọc Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi m > 0.4% Þ diện tích cốt thép Fa= x0.4%= x0.4%= 31.14 cm2 à Cốt thép trong cọc chọn 16f16, Fa =32.18 cm2 , a = 150 mm Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu [22] trong đó: . - hệ số uốn dọc. Móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua các tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu, …) nên lấy ; . m1 - hệ số điều kiện làm việc. Cọc được đổ bêtông bằng ống dịch chuyển thẳng đứng, m1 = 0.85; . m2 - hệ số điều kiện làm việc có kể đến phương pháp thi công. Cọc được đổ bêtông trong dung dịch bùn bentonite, m2 = 0.7; . Rb - cường độ chịu nén của bêtông cọc, sử dụng bêtông M.400, Rn = 170 kG/cm2; . Fb - diện tích tiết diện cọc, Fb = 0.785 m2 = 7850 cm2; . Ra - cường độ tính toán cốt thép, Ra = 3400 kG/cm2; . Fb - diện tích cốt thép trong cọc, Fa = 32.18 cm2; Sức chịu tải của cọc: kG T. Kiểm tra: (T) < (T) (thoả) à cọc thiết kế đủ khả năng chịu tải Tính toán đài cọc Kiểm tra xuyên thủng theo [10] Việc tính toán đâm thủng, ngoài tháp đâm thủng có độ dốc 450, tuy vậy trong đài cọc, tháp đâm thủng có thể có góc nghiêng khác 450, Hình 10.6: Các mặt đâm thủng của cột nên sẽ kiểm tra theo công thức: P £ [a1(bc + c2) + a2(hc + c2)]h0Rk trong đó: . P - lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng; . bc, hc - kích thước tiết diện cột; . h0 - chiều cao hữu ích của đài; . C1, C2 - khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng; . R - cường độ tính toán chịu kéo của bêtông; . a1, a2 - các hệ số P = Nttmax = 4x331.91= 1327.64 T bc = hc = 0.65 m ho = 1,9 m Rk = 12 kG/cm2 (bêtông M400) Vì C1, < 0.5ho à C1 = 0.5ho = 0.95 m C2=1.2 à a1 = a2 =3.35 à VP = {3.35x(0.65+1.2)+ 3.35x(0.65+0.95)]x2x120 = 2773.8 (T). à Vậy đài không bị chọc thủng Tính toán cốt thép đài cọc Chon mặt ngàm như hình vẽ để tìm mômen lớn nhất Mmax tính toán cốt thép cho đài. Hình 10.6: Sơ đồ tính cốt thép đài cọc Với: + P1= Pmax = 331.91 ( T ) + r1 = 0.325 ( m ) + P2 = Pmin = 282.8 ( T ) + r2 = 1.175 ( m ) => Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I : MI-I = r1 ( P1 ) = 1.175 ( 331.91 ) = 390( Tm ) . + Diện tích cốt thép được tính theo công thứ c : + Thép theo phương cạnh ngắn móng ( B ) : ( cm2 ) => Chọn 21f 22 , a = 100 cm , có Fa = 83.62 ( cm2 ) . + Thép theo phương cạnh dài móng ( L ) : => Đặt theo cấu tạo Chọn f 14 , a = 200 cm. Nhận xét: các số liệu chọn ban đầu là thoả mãn các trạng thái giới hạn của cọc: Trạng thái thứ nhất: Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền. Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc. Độ ổn định của cọc và móng. Trạng thái thứ hai: Độ lún của nền cọc và móng; Chuyển vị ngang của cọc và móng TÍNH MÓNG M2 ( 5-C) Tai trọng tác dụng lên móng Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung tại vị trí các chân cột. Lấy tổ hợp nội lực có những nội lực nguy hiểm nhất cho móng (Nmax – Mxtư – Mytư – Qxmax – Qymax) MX (Tm) MY (Tm) N (T) QX (T) QY (T) Trị tính toán 38.681 16.059 842.104 -4.08 -13.698 Trị tiêu chuẩn 32.23 13.96 701.75 -3.4 -11.415 Chọn loại vật liệu, kích thước cọc và chiều sâu chôn móng Xác định sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền Theo cường độ đất nền Theo TCXD 205-1998 sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc hoặc Qu = Qp + Qs = Ap .qp + As.fs Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên Qu = Ap.qp + u trong đó: . FS - hệ số an toàn chung ( FS = 2 3,0 ); . FSs - hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 2,0 2,5) ; . FSp - hệ số an toàn ở mũi cọc (FSp = 2 3,0). . Qu - sức chịu tải cực hạn của cọc; . Qs - sức chịu tải cực hạn do ma sát bên; . Qp - sức chịu tải cực hạn do mũi cọc; . fs - ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất; . qp - cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc; . As - diện tích của mặt bên cọc; . Ap - diện tích tiết diện mũi cọc; . fsi - ma sát bên tại lớp đất thứ i; . li - chiều dày của lớp đất thứ i; . u - chu vi cọc. Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên của cọc fs tính theo công thức sau trong đó: . - lực dính giữa thân cọc và đất ; . - góc ma sát giữa cọc và đất nền ; . - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm) - khi không có mực nước ngầm; - khi có mực nước ngầm. svi = . KS - hệ số áp lực ngang trong đất, với cọc khoan nhồi [11]. trong đó: . g - dung trọng đất nền dưới mũi cọc (T/m3); . d - dường kính tiết diện cọc (m); . c - lực dính đất nền dưới mũi cọc (T/m2); . sVP - ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (T/m2); - khi không có mực nước ngầm; - khi có mực nước ngầm. . Nc, Nq, Ng - hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong j và hình dạng mũi cọc tra bảng hệ số chịu tải Terzaghi [24]. Đối với cọc khoan nhồi lấy FSs= 2 FSs= 3 BẢNG 10.2: TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN DO MA SÁT BÊN Qs Lớp Đất Li (m) (rad) (T/m3) (T/m2) Ksi=1-sin Ci (T/m2) fsi (T/m2) fsili (T/m) Qs(T) 3 6 24.13 2.11 12.66 0.5912 0.35 3.703 22.218 717.13 4 4 12.8 1.94 7.76 0.7785 0.42 1.7925 7.17 5 20 28.36 2.044 44.88 0.525 0.097 12.816 256.32 285.71 Sức chịu tải cho phép: T Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Tính sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền, TCXD 205-1998 trong đó: . ktc - hệ số an toàn lấy bằng 1.4; . m - hệ số điều kiện làm việc, mũi cọc tựa trên lớp đất sét có độ bão hoà G > 0.85 nên lấy m = 1; . mR - hệ số làm việc của đất dưới mũi cọc, lấy mR=1; . mfi - hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ khoan, lấy theo bảng A5 (TCXD 205-1998) lấy bằng 0.6 . - ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc, giá trị tra theo Bảng A.2 Phụ Lục A [7]. . li - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc; . Ap - diện tích tiết diện cọc (m2); . u - chu vi cọc (m); . qP - cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, mũi cọc đặt vào trong lớp đất sét có độ sệt IL = 0.3. Với chiều sâu mũi cọc h = 33m (so với mặt đất tính toán), giá trị qP được xác định theo Bảng A.7 Phụ Lục A [7]. Tra bảng và nội suy được: qP = 251T/m2; Xác định các giá trị ma sát bên Z fi mf.fi.li Z1 4 fs1 5.3 6.36 Z2 6 fs2 5.80 6.96 Z3 8 fs3 6.20 7.44 Z4 10 fs4 5.55 6.66 Z5 12 fs5 5.79 6.948 Z6 14 fs6 5.20 6.24 Z7 16 fs7 5.41 6.492 Z8 18 fs8 5.59 6.708 Z9 20 fs9 5.6 6.72 Z10 22 fs10 5.8 6.96 Z11 24 fs11 6.0 7.2 Z12 26 fs12 6.2 7.44 Z13 28 fs13 6.4 7.68 Z14 30 fs14 6.6 7.92 Z15 32 fs15 6.76 8.112 105.84 Qtc=529.37 (T). Qa(a) = 378.12 (T). Sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền T. Ptt = Qa = 378.12 T Xác định số lượng cọc và kích thước đài cọc Để các cọc làm việc có hiệu quả, các cọc được bố có tim cách nhau một đoạn ³ 3d. a = 3d = 3x1 = 3m Ap lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài = 42.01(T/m2 ) Diện tích sơ bộ của đáy đài cọc Fđ = m2 Trọng lượng tính toán sơ bộ đài, đất trên đài và lực dọc tính toán đáy đài N0tt = Ntt + 1,1x23.39x3x2 = 996.45(T) Xác định số lượng cọc nc = = 3.69cọc trong đó: . Ntt - tải trọng tính toán; . Ptt - sức chịu tải của cọc; . k - hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen lấy 141.5; Chọn nttc = 4 cọc Sơ đồ bố trí cọc trong đài Hình 10.3: Mặt bằng bố trí cọc Diện tích thực tế của đài cọc được chọn: 5.0 x 5.0 m (Fđ = 25 m2) Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đáy đài N0tt = Ntt + Nđài = 842.104 + 1,1x25x3x2 = 1007.1(T) Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm Môment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đáy đài: => Mttox = Mttx + Qtty x h = 38.681 +( -13.698) x 3 = -2.413 ( Tm ) => Mttoy = Mtty + Qttx x h = 16.059 + ( -4.08 ) x 3 = 3.819 ( Tm ) Theo [7] tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm được xác định theo công thức: trong đó: . - tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài; . M0y - mômen xoay quanh trục 0y tại đáy đài; . M0x - mômen xoay quanh trục 0x tại đáy đài; xmax = 1.5 m, ymax = 1.5m; T; T. Trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài (chôn sâu 2.2m). =1.1Fđgtbhm=1.1´25´2´2 =110 T. Kiểm tra: (T) < (T) (thoả) (T) > 0 (cọc chỉ chịu nén); Như vậy, cọc thiết kế thoả mãn điều kiện lực max truyền xuống dãy cọc biên và Nmintt > 0 nên cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. à Điều kiện chịu tải của móng cọc đã thoả mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trạng thái giới hạn thứ hai) Tính lún cho móng cọc là tính lún cho nền đất nằm dưới mũi cọc. Nền của móng cọc gồm các lớp đất nằm trong chiều sâu chịu nén cực hạn Ha. Nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất, tải trọng của móng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc, tại đáy đài và nghiêng một góc a được tính như sau: Xác định jtb: ’ trong đó: . ji - góc ma sát trong của lớp đất có chiều dày hi. Xác định góc a: Hình 10.4: Xác định khối móng khối qui ước Độ lún của nền đất dưới mũi cọc do tải trọng của móng khối qui ước gây nên gồm trọng lượng của đài cọc, của cọc và của đất trong khối qui ước abcd. Xác định chiều dài và chiều rộng khối móng qui ước: m; m; Diện tích đáy khối móng qui ước: m2 Xác định khối lượng khối móng qui ước Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ và có kể cả trọng lượng cọc): Trọng lượng lớp đất thứ i (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ): Trọng lượng cọc bêtông trong lớp đất thứ i: Trọng lượng của móng khối quy uớc từ đáy đài trổ xuống Lớpđất gi(T/m3) hi(m) Fqư(m2) Fcọc(m2) Piđất(T) Picọc(T) Pi(T) 3 2.11 6 93.89 3.14 1148.9 39.75 1188.65 4 0.94 4 93.89 3.14 341.22 11.81 353.03 5 1.044 20 93.89 3.14 1894.86 65.56 1960.42 S(T) 3502.1 + Trọng lượng của móng khối quy ước trong phạm vi từ đáy đài trở lên là : ( T ) + Trọng lượng của toàn bộ khối móng qui ước : Ntcqư = P + P’ = 3502.1 + 563.34 = 4065.44 ( T ). + Trị tiêu chuẩn của lực dọc xác định đến đáy móng khối quy ước : N0tcqư = Ntc + Ntcqư = 701.75+ 4065.44 = 4767.19 ( T ) - Môment tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: => Mtcox = Mtcx + Qtcy x ( H + h )= 32.23 + 11.415x ( 30 + 3 ) = 408.93 ( Tm ) => Mtcoy = Mtcy + Qtcx x ( H + h ) = 13.96 + 3.4 x (30 + 3 ) = 126.16 ( Tm ) Độ lệch tâm: m; m. Xác định áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. Xác định cường độ tính toán của đất tại đáy khối móng qui ước trong đó: . m1, m2 - hệ số điều kiên làm việc của đất nền và công trình xác định theo Bảng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = 1.2, m2 = 1; . Ktc = 1 - hệ số tin cậy lấy theo Điều 3.38 TCXD 45 : 78; A = 0.98 B = 4.93 D = 7.4 . A, B, D - các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 TCXD 45 : 78 phụ thuộc váo góc ma sát trong jII của lớp đất đáy khối móng qui ước: với jII = 28.360 à . CII = 0.105 kG/cm2 = 1.05 T/m2; + gII = gIIđn =1.94 - 1 g/cm3 = 0.94 g/cm3 = 0.94 T/m3 . + gII = gIIđn =2.044 - 1 g/cm3 = 1.044 g/cm3 = 1.044 T/m3 . T/m3 . 235.95 (T/m2) . Kiểm tra: + (T/m2) + (T/m2) à Vậy nền đất dưới đáy khối móng quy ước ổn định, có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. Xác định độ lún của móng Ứng suất bản thân của khối móng qui ước: Lớpđất gi(T/m3) hi(m) gihi(T/m2) 2 2.04 3 6.12 3 2.11 6 12.66 4 0.94 4 3.76 5 1.044 20 20.88 sbt (T/m2) 43.42 Ứng suất gây lún tại đáy khối móng qui ước: T/m2 Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng 2 m . Vì chiều sâu chịu nén cực hạn dưới đáy móng khối qui ước kết thúc tại độ sâu, tại đáy khối móng qui ước có: àDo đó không cần tính lún, điều kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai luôn thoả. Tính toán móng cọc chịu tác dụng lực ngang và moment. Lực ngang Hx, Hy tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài: BẢNG 9. 7 : TẢI TRỌNG NẰM NGANG Tên tải Tải tính toán ( T ) Tải tiêu chuẩn ( T ) Qx 4.08 3.4 Qy 13.698 11.415 Hx 0.51 0.43 Hy 1.71 1.43 Tính toán cọc chịu tải trọng ngang theo biến dạng theo điều kiện: trong đó: . - chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, xác định theo tính toán. - giá trị giới hạn cho phép của chuyển vị ngang và góc xoay của đầu cọc, được qui định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, được xác định theo công thức: ; ; với: ; ; ; ; ; trong đó: . Eb - môđun đàn hồi của bêtông (M.300) Eb = 290´104 T/m2; . bc - chiều rộng qui ước của cọc, d = 1m lấy bc = d + 1m = 2m; . I - mômen quán tính tiết diện ngang của cọc m4; . K - hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc và đặc trưng của nó được xác định theo Bảng G.1 - TCXD 205 : 1998. Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang. Chiều sâu ảnh hưởng được xác định theo công thức thực nghiệm: m. _ Do đoạn cọc có chiều sâu ảnh hưởng chỉ đi qua 1 lớp đất ( lớp thứ 3 ) nên hệ số tỷ lệ K sẽ được tra theo bảng 5.14 trang 297 sách “Nền Và Móng “của GSTS NGUYỄN VĂN QUẢNG – ĐHKTHN Lớp thứ ba – lớp sét lẫn sỏi sạn Laiterit có IL = 0.18 => K = 692 ( T/m4 ) ( đã nội suy rồi ) . Hệ số biến dạng: ( ) A0, B0, C0 - các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng G.2 - TCXD 205 : 1998 phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le: m Vì Le = 13.2 > 4 nên tra bảng tại giá trị có ³ 4 => A0 = 2.441 , B0 = 1.621 , C0 = 1.751 Tra Bảng G.2: A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751; Chuyển vị ngang của tiết diện gây bởi lực H0 = QCtt = 1: m/T; Góc xoay của tiết diện gây bởi mômen M0 = MCtt = 1: 1/(Tm); Chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện gây bởi mômen M0 = MCtt = 1 và lực H0 = QCtt = 1: 1/T; và - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp) . H0, H - giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt . M0, M - giá trị tính toán của mômen tại đầu cọc, lấy M0 = Mng + QCtt´l0 . - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp . Nhận xét: Giả định đầu cọc được ngàm cứng vào đáy đày do vậy cọc chỉ chuyển vị ngang mà không có chuyển vị xoay tức là () . Lúc này trong tính toán phải tính đến mômen ngàm Mng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài. Tm Chuyển vị ngang của tiết diện cọc m; 1.177 mm Chuyển vị ngang của đầu cọc mm < 10 mm. Như vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. Xác định áp lực tính toán, mômen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Mômen uốn Mz (T.m), lực cắt Qz (T) và lực dọc Nz (T) trong tiết diện cọc được tính toán theo các công thức sau: ; ; Nz = N; A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4 và D4 Các hệ số lấy theo Bảng G.3 - TCXD 205 : 1998 trong đó: . ze – chiều sâu tính đổi: (m); . z – chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các giá trị Mz, Qz được tính trong bảng sau: Tính toán cốt thép cho cọc Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi m > 0.4% Þ diện tích cốt thép Fa= x0.4%= x0.4%= 31.14 cm2 à Cốt thép trong cọc chọn 16f16, Fa =32.18 cm2 , a = 150 mm Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu [22] trong đó: . - hệ số uốn dọc. Móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua các tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu, …) nên lấy ; . m1 - hệ số điều kiện làm việc. Cọc được đổ bêtông bằng ống dịch chuyển thẳng đứng, m1 = 0.85; . m2 - hệ số điều kiện làm việc có kể đến phương pháp thi công. Cọc được đổ bêtông trong dung dịch bùn bentonite, m2 = 0.7; . Rb - cường độ chịu nén của bêtông cọc, sử dụng bêtông M.400, Rn = 170 kG/cm2; . Fb - diện tích tiết diện cọc, Fb = 0.785 m2 = 7850 cm2; . Ra - cường độ tính toán cốt thép, Ra = 3400 kG/cm2; . Fb - diện tích cốt thép trong cọc, Fa = 32.18 cm2; Sức chịu tải của cọc: kG T. Kiểm tra: (T) < (T) (thoả) à cọc thiết kế đủ khả năng chịu tải Tính toán đài cọc Kiểm tra xuyên thủng theo [10] Việc tính toán đâm thủng, ngoài tháp đâm thủng có độ dốc 450, tuy vậy trong đài cọc, tháp đâm thủng có thể có góc nghiêng khác 450, Hình 10.6: Các mặt đâm thủng của cột nên sẽ kiểm tra theo công thức: P £ [a1(bc + c2) + a2(hc + c2)]h0Rk trong đó: . P - lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng; . bc, hc - kích thước tiết diện cột; . h0 - chiều cao hữu ích của đài; . C1, C2 - khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng; . R - cường độ tính toán chịu kéo của bêtông; . a1, a2 - các hệ số P = Nttmax = 4x252.81= 1011.24 T bc = hc = 0.75 m ho = 1,9 m Rk = 12 kG/cm2 (bêtông M400) à C1 = 1.2 C2=1.2 à a1 = a2 =3.35 à VP = {3.35x(0.75+1.2)+ 3.35x(0.75+1.2)]x2x120 = 3135.6 (T). à Vậy đài không bị chọc thủng Tính toán cốt thép đài cọc Chon mặt ngàm như hình vẽ để tìm mômen lớn nhất Mmax tính toán cốt thép cho đài. Hình 10.6: Sơ đồ tính cốt thép đài cọc Với: + P2= P4= Pmax = 252,81 ( T ) + r2 = 1.125 ( m ) + P1= P3 = Pmin = 250.74 ( T ) + r2 = 1.125 ( m ) => Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I : MI-I = r1 ( P1 + P2 ) = 1.125 ( 250.74 + 252.81) = 566.49( Tm ) . => Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II : MII-II = r2 ( P2 + P4 ) = 1.125 ( 2x252.81) = 568.82( Tm ) . + Diện tích cốt thép được tính theo công thứ c : + Thép theo phương cạnh ngắn móng ( B ) : ( cm2 ) => Chọn 32f 22 , a = 160 cm , có Fa = 121.6 ( cm2 ) . + Thép theo phương cạnh dài móng ( L ) : ( cm2 ) . => Chọn 32f 22 , a = 160 cm , có Fa = 121.6 ( cm2). Nhận xét: các số liệu chọn ban đầu là thoả mãn các trạng thái giới hạn của cọc: Trạng thái thứ nhất: Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền. Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc. Độ ổn định của cọc và móng. Trạng thái thứ hai: Độ lún của nền cọc và móng; Chuyển vị ngang của cọc và móng ._.