Thiết kế chung cư số 51 Đ.Phan Đình Hùng-Q.5-Tp.HCM

thể tích bể nước hợp lý . Chọn hồ nước mái có thể tích: V=b*h*l= 6.5 x 8.5 x 2,2 = 121.6 m3 (23) 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 5.2.1. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện Chọn chiều dày bản : hb = (2) Với :m = 180200 (2)=> =>Chọn: hbđ = 15 cm; hbn = 12 cm; hbth = 12 cm. Chọn kích thước dầm: (1) Với: m là hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng; m = 8 16 đối với dầm chính; m = 1620 đối với dầm phụ; l : nhịp dầm; Bề rộng dầm: (24) 2.1. Tải trọng tác dụng Tính bản đáy: Bảng tính tải bản đáy Stt Vật liệu Chiều dày(mm) (kG/cm3) n gtt(kG/m2) L1 Lớp gạch men 10 2000 1.1 22 L2 Lớp vữa lót 20 1800 1.3 46.8 L3 BT chống thấm 10 2000 1.1 22 L4 Bản đáy BTCT 150 2500 1.1 412.5 L5 Lớp vữa trát 10 1800 1.3 23,4 Tổng cộng: 170 526.7 Tính bản nắp: Bảng tính tải bản nắp Stt Vật liệu Chiều dày(mm) (kG/cm3) n gtt(kG/m2) L1 Lớp vữa lót 20 1800 1.3 46.8 L2 Bản nắp BTCT 120 2500 1.1 330 L3 Lớp vữa trát 15 1800 1.3 35.1 Tổng cộng: 412 Tính bản thành: Bảng tính tải bản thành Stt Vật liệu Chiều dày(mm) (kG/cm3) n gtt(kG/m2) L1 Lớp gạch men 10 2000 1.1 22 L2 Lớp vữa lót 20 1800 1.3 46.8 L3 BT chống thấm 10 2000 1.1 22 L4 Bản thành BTCT 120 2500 1.1 330 L5 Lớp vữa trát 10 1800 1.3 23,4 Tổng cộng: 170 444,2 Hoạt tải sửa chữa: Tra theo TCVN 2737-1995: “Tải trọng và tác động” ta có : ptc =75 kG/m2, n = 1.3 (hệ số vượt tải); ptt = n.ptc = 1.3x75 = 97.5 kG/m2; Trọng lượng nước: èTải trọng toàn phần cho bản đáy: èTải trọng toàn phần cho bản nắp: *Áp lực gió: Aùp lực gió đẩy : (kG/m2) (25) Aùp lực gió hút : (kG/m2) (26) Do công trình nằm ở địa bàn thành phố Hồ Chí Minh là vùng IIA (tra theo TCVN 2737-1995) nên Wtc0 = 83 kG/m2. Vì công trình cao 39.1m được xem là tương đối cao so với các công trình lân cận nên ta tra theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 xem như công trình ở địa hình B(địa hình tương đối trống trải) có k = 1.2674 (34)=>Wđ = 1.2 * 1.2674 * 0.8 * 83 = 100,986 kG/m. (35)=>Wh = 1.2 * 1.2674 * 0.6 * 83 = 75,74 kG/m. Aùp lực thủy tĩnh: (27) (n=1,1: kể đến áp lực nước động khi bơm ) 3. TÍNH TOÁN HỒ NƯỚC MÁI .3.1. Tính bản đáy Bản đáy là chi tiết chịu lực rất quan trọng của hồ nước mái. Do đó khi thiết kế trong mọi trường hợp bản đáy phải đảm bảo không bị nứt gây sụp đổ. Mặt bằng bản đáy -Bản đáy có hbd = 15 cm, chịu tác dụng của tải trọng toàn phần : qdtt = 3044 kG/m2 -Trên mặt bằng bản đáy có S1, S2 là hoàn toàn giống nhau nên ta chỉ tính S1. Sơ đồ tính : -Xét tỉ số : ,do đó bản liên kết với các dầm bao quanh được xem là liên kết ngàm. -Xét tỉ số : Vậy sơ đồ tính bản đáy S1 là sơ đồ bản kê bốn cạnh ngàm (sơ đồ số 9). Tính toán nội lực: -Moment dương lớn nhất ở giữa nhịp bản: M1 = mi1 . P (5) M2 = mi2 . P (6) -Moment âm lớùn nhất ở gối bản: MI = Ki1 . P (7) MII = Ki2 . P (8) Trong đó: (28) -mi1, mi2, ki1, ki2 tra bảng phụ lục 12 sách” Kết cấu bê tông cốt thép” (Cấu kiện nhà cửa) của Võ Bá Tầm phụ thuộc vào tỉ số Bảng xác định các hệ số Tỉ số Các hệ số Tải trọng Tổng tải Giá trị Mômen (Tm) ld/lng m91 m92 k91 k92 qs(kG/m2) P(T) M1 M2 MI MII 1.53 0,02068 0.0089 0,0461 0.0197 3044 84.09 1.74 0.75 3.88 1.66 Tính toán cốt thép: Cốt thép bản đáy được tính toán như cấu kiện chịu uốn theo các công thức: (9), (10), (11) : và Giả thiết a = 2 cm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài lớp bê tông. Suy ra : h0 = hbđ – a = 115 – 2 = 13 cm, b = 100 cm : bề rộng dải tính toán Diện tích cốt thép cho 1m bề rộng bản đáy như sau: Ô bản Mômen A g Fatt Fachọn µ (kGm) (cm2) (mm) a(mm) Fa (cm2) S1 M1 1740 0.0792 0.959 5.370 10 140 5.5 0,42 M2 750 0.03414 0.983 2.258 10 200 3,93 0,3 MI 3880 0.1766 0.902 12.725 14 110 13.86 1 MII 1660 0.07556 0.961 5.112 10 140 5.5 0.42 Theo TCVN qui định min = 0.05%, nhưng thông thường lấy min = 0.1%, do đó cốt thép như trên là tạm chấp nhận được. Kiểm tra nứt ở bản đáy: Theo TCVN 5574 – 1991: - Cấp chống nứt cấp 3: agh = 0.25 mm. - Khi tính với tải trọng dài hạn giảm đi 0.05 mm nên agh = 0.20 mm - Kiểm tra nứt theo điều kiện: an £ agh Với: an = K ´ C ´ h ´ ( 70 – 20´P ) K: hệ số phụ thuộc loại cấu kiện; cấu kiện uốn K = 1. C: hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn C = 1.5 h: phụ thuộc tính chất bề mặt của cốt thép, thép thanh tròn trơn h=1.3 ; thép có gân h = 1, Ea: 2.1 ´ 106 (KG/cm2). sa = = ; Mtc =0.87 Mtt ; Z1 = g ´ ho P = 100 m , d: đường kính cốt thép chịu lực. Vậy: an = Vị trí Mtc ho Fa A g Z1 sa 100m an Kgm (cm) (cm2) (cm) KG/cm2 (mm) Pngắn Gối 3306 13 13.86 0.0792 0.959 12.467 1913.2 1 0.07 Nhịp 1514 13 5.5 0.03414 0.983 12.779 2154 0.42 0.08 P.dài Gối 1392 13 5.5 0.1766 0.902 11.726 2158.4 0.42 0.11 Nhịp 130 13 3.92 0.07556 0.961 12.493 265 0.3 0.01 an £ agh . Vậy bản đáy đảm bảo điều kiện về nứt 3.2. Tính bản nắp Bản nắp là chi tiết của hồ nước mái chịu tải trọng tương đối nhỏ, nhiệm vụ chủ yếu là bao che nên ta chọn hb = 12 cm, chịu tác dụng của tải trọng toàn phần. Mặt bằng bản nắp Xét: Suy ra : Sơ đồ tính bản nắp S’1 là sơ đồ bảng kê bốn cạnh ngàm (sơ đồ số 9) Tính toán nội lực M1 = mi1 . P (5) M2 = mi2 . P (6) MI = Ki1 . P (7) MII = Ki2 . P (8) Trong đó : P = (29) Mi1, mi2, ki1, ki2 tra bảng phụ lục số 12 sách” Kết cấu bê tông cốt thép” (Cấu kiện nhà cửa) của Võ Bá Tầm phụ thuộc vào tỉ số Tỉ số Các hệ số Tải trọng Tổng tải Giá trị Mômen (kGm) ld/lng m91 m92 k91 k92 qs(kG/m2) P(kG) M1 M2 MI MII 1.5 0,0208 0,0093 0,0464 0,0206 412 11381.5 236.7 105.8 528 234.5 Tính toán cốt thép: Cốt thép bản nắp được tính toán như cấu kiện chịu uốn, sử dụng các công thức (9), (10), (11) b = 100 cm : bề rộng dải tính toán. Giả thiết a = 2 cm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài lớp bê tông. Suy ra : h0 = hbn – a = 8 – 2 = 6 cm Tương tự ta có diện tích cốt thép cho 1m bề rộng bản đáy như sau: Bảng tính cốt thép bản nắp Ô bản Môment A g Fatt Fachọn µ (kGm) (cm2) f(mm) a(mm) Fa (cm2) S1 M1 236.7 0.01821 0.99081 0.91883 8 200 2,51 0.25 M2 105.8 0.00814 0.99591 0.40859 8 200 2,51 0.25 MI 528 0.04062 0.97926 2.07377 8 200 2,51 0.25 MII 234.5 0.01804 0.9909 0.91021 8 200 2,51 0.25 Theo TCVN qui định min = 0.05%, nhưng thông thường lấy min = 0.1%, do đó cốt thép như trên là tạm chấp nhận được. *Tính cốt thép tại lỗ thăm nắp hồ: -Lỗ thăm có kích thước (60 x 60)cm. -Số thép gia cường tại lỗ thăm phải lớn hơn diện tích cốt thép đã bị cắt tại vị trí này. -Cốt thép bản nắp theo hai phương là , số lượng thanh thép vắt theo mỗi phương là 3 thanh có Fa = 1,509 cm2. -Vậy ta có lượng thép gia cường tại lỗ thăm: chọn theo cả hai phương. 3.3 Tính bản thành 3.3.1 Sơ đồ tính -Bản thành có kích thước tiết diện như sau: Chiều cao: H = 2,2 m Chiều rộng: B1 =6.5 m, B2 = 8.5 m -Xét: B1/H = 6.5/2 = 3.25 > 2 B2/H = 8.5/2 = 4.25 > 2 -Xem các bản thành làm việc một phương .  3.3.2 Tính toán nội lực Tải trọng tác dụng lên bản thành được xét cho 2 trường hợp nguy hiểm đến bản thành: -Bản thành chịu áp lực nước và gió hút: (30) -Bản thành chịu gió đẩy và không có áp lực nước: q2 = Wđ =100,986 kG/m2 Ta thấy q1>>q2 nên ta chỉ cần xét cho trường hợp bản thành chịu tải q1 là đủ . 3.3.3.Tính toán cốt thép Cốt thép bản thành được tính toán như cấu kiện chịu uốn theo các công thức (9), (10), (11) -Ta có:b = 100 cm : bề rộng dải tính toán -Giả thiết a = 2 cm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài lớp bê tông gần Suy ra : h0 = hbth – a = 12 – 2 = 10 cm Diện tích cốt thép cho 1m bề rộng bản thành như sau: Bảng tính cốt thép bản thành Môment A Fatt Fachọn % (kGm) (cm2) (mm) a(mm) Fa (cm2) Mnh 374,38 0,029 0,985 1,46 8 200 2,51 0.25 Mgmax 826,68 0.064 0,967 3.3 8 120 4.02 0.4 Theo TCVN qui định min = 0.05%, nhưng thông thường lấy min = 0.1%, do đó cốt thép như trên là tạm chấp nhận được. 3.4 Tính dầm đáy và dầm nắp 3.4.1.Tải trọng -Tải trọng tác dụng lên dầm đáy gồm có : Trọng lượng bản thân dầm . Trọng lượng bản thân bản thành truyền lên dầm.(nếu có) Aùp lực nước truyền lên dầm . Trọng lượng bản thân sàn truyền lên dầm . Lực tập trung do dầm phụ gác lên (nếu có). -Tải trọng tác dụng lên dầm nắp gồm có : Trọng lượng bản thân dầm . Trọng lượng bản thân sàn truyền lên dầm . Lực tập trung do dầm phụ gác lên (nếu có). Hoạt tải sữa chữa . -Trọng lượng bản thân dầm: (31) Trong đó : n = 1.1; = 2500 kG/m3, h = hd - hs ; 3.4.2 Tính toán dầm nắp * Chọn sơ bộ tiết diện dầm: DN1: (30 x 40)cm DN2: (30 x 50)cm DN3: (30 x 40)cm *Xác định tải trọng tác dụng lên các dầm ngang: -Tải có dạng hình tam giác chuyển sang phân bố đều tương đương là: (32) -Tải có dạng hình thanng chuyển sang phân bố đều tương đương là: (33) Trong đó: Sơ đồ truyền tải sàn lên dầm nắp DN1: Tải trọng phân bố từ bản nắp dưới dạng hình thang + TLBT dầm: (31)=>gd = n*b*(hd – hb)* = 1,1*0.3*(0,4 – 0,12)*2500 = 231 (kG/m) => DN3: Tải trọng phân bố từ bản nắp dưới dạng hình thang + TLBT dầm: DN2: Tải trọng phân bố từ bản nắp dưới dạng hai hình tam giác + TLBT dầm + TL do dầm DN3 truyền lên: Vậy lực tập trung P = 5366 (kG) tại giữa dầm. 3.4.3 Xác định nội lực trong các dầm nắp * Sơ đồ tính cho các dầm: Biểu đồ nội lực DN1 Biểu đồ nội lực DN2 Biểu đồ nội lực DN3 -Trong đó: (34) (35) * Tính cốt thép cho các dầm nắp: Tính toán theo cấu kiện chịu uốn Sử dụng Bêtông Mác 300 có: -Rn = 130 (kG/m2); Rk = 10 (kG/m2) -Cốt thép CII có Ra = Ra’ = 2600 (kG/m2) ; Rađ = 2100 (kG/m2) Sử dụng các công thức (9), (10), (11) ta có: Giả thiết a = 5 cm => ho = hdn – a Chọn ho = 35 cm cho dầm DN1 và DN3. ho = 45 cm cho dầm DN2 Bảng chọn thép cho dầm nắp Dầm Mmax Qmax h0 A g Fa f Fachon µ% (kGcm) (kG) (cm) (cm2) (cm2) DN1 497000 2930 35 0.104 0.945 5.78 3f16 6.03 0.57 DN2 1920000 6420 45 0.243 0.858 19.12 4f25 19.64 1.56 DN3 872000 5240 35 0.183 0.898 10.67 3f22 11.4 1 + Đối với DN3 ta tính cốt thép như sau: (tính theo tiết diện chữ T) Xác định bề rộng cánh bc = b + 2C1 Với C1: C1 < l/6 = 110 cm Khi hb =12 cm >= 0,1h thì lấy C1 =< 6hb = 72 cm => Chọn C1 = 50 cm => Bề rộng cánh là: bc = 25 + 2*50 = 125 cm Xác định vị trí trục trung hoà: Mc = Rn.bc.hc.(ho – hc/2) = 130*125*12*(35 - 6) = 5428800 (kGcm) Ta thấy: Mmax = 852000 (kGcm) Trục trung hoà đi qua cánh. Vây ta tính thép cho DN3 theo tiết diện hình chữ nhật lớn (125 x 40)cm Theo TCVN qui định min = 0.05%, nhưng thường lấy min = 0.1%, vàmax = 3,19% do đó cốt thép như trên là tạm chấp nhận được. * Tính cốt đai: +DN1: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*30*35 = 6300 (kG) > Qmax = 3000 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông đủ khả năng chịu cắt, không tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*35 = 47775 (kG) > Qmax = 3000 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Nên ta chọn cốt đai như sau: Đoạn đầu dầm: chọn , đai hai nhánh. Đoạn giữa dầm: chọn , đai hai nhánh. +DN2: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*30*45 = 8100 (kG) > Qmax = 9340 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông đủ khả năng chịu cắt, không tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*45 = 61425 (kG) > Qmax = 6340 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Nên ta chọn cốt đai như sau: Đoạn đầu dầm: chọn , đai hai nhánh. Đoạn giữa dầm: chọn , đai hai nhánh. +DN3: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*31*35 = 6300 (kG) > Qmax =5630 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông đủ khả năng chịu cắt, không tính toán cốt đai mà đặt theo cấu tạo. Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*35 = 47775 (kG) > Qmax =5630 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. Nên ta chọn cốt đai như sau: Đoạn đầu dầm: chọn , đai hai nhánh. Đoạn giữa dầm: chọn , đai hai nhánh. 3.4.4 Tính toán dầm đáy * Chọn sơ bộ tiết diện dầm: DĐ1: (30 x 60)cm DĐ2: (30 x 80)cm DĐ3: (30 x 60)cm *Xác định tải trọng tác dụng lên các dầm ngang: -Tải có dạng hình tam giác chuyển sang phân bố đều tương đương là: (32) -Tải có dạng hình thanng chuyển sang phân bố đều tương đương là: (33) Trong đó: DĐ1: Tải trọng phân bố từ bản đáy dưới dạng hình thang + TLBT dầm + TLBT bản thành: (38)=>gd = n*b*(hd – hb)* = 1,1*0.3*(0.6 – 0,15)*2500 = 371 (kG/m) => DĐ3: Tải trọng phân bố từ bản nắp dưới dạng hình thang + TLBT dầm DĐ2: Tải trọng phân bố từ bản đáy dưới dạng hai hình tam giác + TLBT dầm + TL do dầm DĐ3 truyền lên: Vậy lực tập trung P = 36543 (kG) tại giữa dầm. Sơ đồ truyền tải sàn lên dầm đáy 3.4.5 Xác định nội lực trong các dầm đáy: Do cột và bản thành đổ toàn khối với nhau nên độ cứng của cột cao áp,do đó dầm đáy tính theo sơ đồ ngàm. * Sơ đồ tính cho các dầm:Dùng chương trình SAP dể giải Biểu đồ nội lực DĐ1 Biểu đồ nội lực DĐ2 Biểu đồ nội lực DĐ3 * Tính cốt thép cho các dầm nắp: Tính toán theo cấu kiện chịu uốn Sử dụng Bêtông Mác 300 có: -Rn = 130 (kG/m2); Rk = 10 (kG/m2) -Cốt thép CII có Ra = Ra’ = 2600 (kG/m2) ; Rađ = 1800 (kG/m2) Sử dụng các công thức (9), (10), (11) ta có: Giả thiết a = 5 cm => ho = hdn – a Bảng chọn thép cho dầm đáy Dầm Mgối Qgối h0 A g Fa f Fachon µ% (kGcm) (kG) (cm) (cm2) (cm2) DĐ1 2291000 21140 55 0.19419 0.89103 17.9803 3f28 18.47 1.12 DĐ2 7041000 41500 75 0.32096 0.7992 45.1797 4f32,2f30 46.27 2.06 DĐ3 3913000 36500 55 0.33168 0.7901 34.633 5f30 35.34 2.14 Dầm Mnh Qnh h0 A g Fa f Fachon (kGcm) (kG) (cm) (cm2) (cm2) DĐ1 1145000 0 55 0.09705 0.94886 8.43857 3f20 9.42 0.57 DĐ2 5462000 18270 70 0.28582 0.82725 36.2782 3f30,2f32 37.3 1.78 DĐ3 1956000 0 55 0.1658 0.90878 15.0513 4f22 15.2 0.92 + Đối với DĐ3 ta tính cốt thép như sau: (tính theo tiết diện chữ T) Xác định bề rộng cánh bc = b + 2C1 Với C1: C1 < l/6 = 110 cm Khi hb =15 cm >= 0,1h = 8 cm thì lấy C1 =< 6hb = 90 cm => Chọn C1 = 70 cm => Bề rộng cánh là: bc = 30 + 2*75 = 180 cm Xác định vị trí trục trung hoà: Mc = Rn.bc.hc.(ho – hc/2) = 130*180*15*(55 – 7.5) = 16672500 (kGcm) Ta thấy: Mmax = 3913000 (kGcm) Trục trung hoà đi qua cánh. Vây ta tính thép cho DĐ3 theo tiết diện hình chữ nhật lớn (180 x 80)cm Theo TCVN qui định min = 0.05%, nhưng thường lấy min = 0.1%, vàmax = 2,45% do đó cốt thép như trên là tạm chấp nhận được. * Tính cốt đai: +DĐ1: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*30*55 = 9900 (kG) < Qmax = 21140 (kG) =>Bêtông không đủ khả năng chịu cắt, cần phải tính toán cốt đai. Lực cốt đai phải chịu: (31)=> (20) Chọn đai f6 với fđ = 0.283 cm2, đai 2 nhánh n = 4, Rađ = 2100 (kG/cm2). Khoảng cách tính toán: (21) Khoảng cách tối đa giữa hai cốt đai: (32)=> (22) Khoảng cách thiết kế của cốt đai: Vậy ta chọn: Đoạn gần gối: Đoạn giữa nhịp: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*55 = 75075 (kG) > Qmax = 21140 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. +DĐ2: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*30*75 = 13500 (kG) < Qmax = 41500 (kG) =>Bêtông không đủ khả năng chịu cắt, cần phải tính toán cốt đai. Lực cốt đai phải chịu: (31)=> (20) Chọn đai với fđ = 0,503 cm2, đai 4 nhánh n = 2, Rađ = 2100 (kG/cm2). Khoảng cách tính toán: (21) Khoảng cách tối đa giữa hai cốt đai: (24)=> (22) Khoảng cách thiết kế của cốt đai: Vậy ta chọn: Đoạn gần gối: Đoạn giữa nhịp: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*75 = 102375(kG) > Qmax = 31920 (kG) =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. +DĐ3: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: k1.Rk.b.ho = 0,6*10*30*55 = 9900 (kG) < Qmax = 36500 (kG) =>Bêtông không đủ khả năng chịu cắt, cần phải tính toán cốt đai. Lực cốt đai phải chịu: (31)=> (20) Chọn đai với fđ = 0,503 cm2, đai 2 nhánh n = 2, Rađ = 2100 (kG/cm2). Khoảng cách tính toán: (21) Khoảng cách tối đa giữa hai cốt đai: (24)=> (22) Khoảng cách thiết kế của cốt đai: Vậy ta chọn: Đoạn gần gối: Đoạn giữa nhịp: - Kiểm tra điều kiện hạn chế: Ko.Rn.b.ho = 0,35*130*30*55 = 75075 (kG) > Qmax = 36500 (kG). =>Thoả điều kiện bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng. (* Bố trí cốt thép được thể hiện trên bản vẽ KC-3/6). ._.