Thiết kế trường CĐ Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp II

iệu, văn phòng Đảng, Đòan Thanh Niên, công đòan, phòng họp với tổng diện tích 910.2 m2 Tầng 3+4: Mỗi tầng 2 giảng đường lớn, lớp học và phòng làm việc diện tích 1820.4 m2 Tầng 5+6: Gồm thư viện, phòng đọc, phòng hội thảo, kho sách diện tích 1820.4 m2 Tầng 7: Hội trường lớn 800 chỗ ngồi bên trên là sân khấu và phòng chuẩn bị diện tích 910.2 m2 1.2. Kết cấu công trình : Móng - cột- đà-sàn BTCT, tường bao, tường ngăn xây gạch, mái lợp tole, vì kèo thép, xà gồ thép, cửa đi, cửa sổ nhôm kính có bông sắt bảo vệ tay vịn cầu thang gỗ, lan can sắt, bậc cầu thang tô đá mài. Khu vệ sinh : Tường xây gạch, ốp gạch men cao 1,75m cửa nhựa, trang thiết bị vệ sinh Tường sơn nước, nền lát gạch ceramic, bậc cấp láng đá mài Trang bị đèn neon chiếu sáng, quạt trần, quạt tường… 1.3. Hệ thống điện : Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện dự phòng có công suất 150KVA. 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 luồn trong gen điện và đặt ngầm trong tường 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). Mạng điện trong công trình được thiết kế với các tiêu chí như sau: - An toàn: không đi qua khu vực ẩm ước như vệ sinh. - Dễ dàng sữa chữa khi có hư hỏng cũng như dễ cắt điện khi có sự cố. - Dễ dàng thi công. 1.4. Hệ thống nước : Cấp nước : Công trình sử dụng nguồn nước lấy từ hệ thống cấp nước Thành phố chứa vào bể chứa trên mái, từ đây sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính. Hệ thống bơm nước trong công trình được thiết kế tự động hoàn toàn để đảm bảo nước trong bể mái luôn đủ để cung cấp cho nhu cầu sử dụng ở trường và cứu hỏa. Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp gen nước. Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật. Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng dọc theo khu vực giao thông đứng. Thóat nước : Nước mưa được thu vào các hố ga và thải ra hệ thống thóat nước chung của khu vực.Nước thải sinh họat được xử lý qua bể tự họai sau đó thóat ra hệ thống chung của khu vực. 1.5. Phòng cháy chữa cháy : Ở mỗi tầng đều được bố trí thiết bị chữa cháy (vòi chữa cháy dài khoảng 20m, bình xịt CO2,…). Bồn chứa nước 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, thiết bị phát hiện báo cháy được bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng. Ở mỗi tầng mạng lưới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy khi phát hiện được, phòng quản lí khi nhận tín hiệu báo cháy ngay lập tức sẽ có các phương án ngăn chặn lây lan và chữa cháy. CHƯƠNG II: THIẾT KẾT SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH KHI TÍNH TOÁN SÀN: Mặt bằng phương án dầm và đánh số thứ tự các ô sàn. Chọn sơ bộ chiều dày sàn. Cấu tạo sàn tùy theo yêu cầu sử dụng. Xác định tải trọng theo TCVN 2737- 1995. Sơ đồ tính toán của từng ô bản. Xác định nội lực. Tính toán và bố trí cốt thép. 2.1 MẶT BẰNG DẦM VÀ THỨ TỰ Ô SÀN: 2.2. CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CHO SÀN VÀ HỆ DẦM: 2.2.1. Kích thước sàn: Theo công thức: Chọn chiều dày sàn theo nhịp: Chiều dày hb=== (0.1125 ÷ 0.1) (m) Chọn chiều dày sàn theo tải trọng: Chiều dày hb Trong đó: l1 : chiều dài phương cạnh ngắn. D = 0.8 1.4: hệ số phụ thuộc hoạt tải sử dụng. Chọn D = 1.0. m = 30 35: bản loại dầm. m = 40 45: bản kê bốn cạnh. m =10 18: bản consol. Chọn m = 35. => hb = 0.1285 (m) Chọn thống nhất chiều dày cho các sàn phòng học, văn phòng, khu vệ sinh, ban công, hành lang và kho là 12 (cm) 2.2.2. Kích thước dầm: Theo công thức: Chiều dày hd= Chiều rộng bd= Từ đó chọn sơ bộ kích thước các loại dầm như sau: Dầm chính đi qua cột, có nhịp 3.6 m, 4 m, 10m ta chọn:hd= 60 (cm) và bd= 30 (cm). Dầm phụ gối lên dầm chính và các dầm giao ta chọn : hd= 30 (cm) và bd= 20 (cm 2.3. TẢI TRỌNG SÀN: 2.3.1. Cấu tạo sàn: Bảng tải trọng sàn khối phòng học, văn phòng, khu vệ sinh. Loại tải trọng Thành phần cấu tạo Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m²) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (daN/m²) Tĩnh tải Lớp ceramic dày 10 Vữa xi măng dày 20 Lớp BTCT dày 120 Vữa trát trần dày 15 Tổng tải bản thân sàn 2000 x 0.01 = 20 1800 x 0.02 = 36 2500 x 0.12 = 300 1800 x 0.015 = 27 1.2 1.3 1.1 1.3 24 46.8 330 35.1 435.9 Hoạt tải Sàn phòng học, văn phòng, khu vệ sinh 200 1.2 240 Sàn hành lang 400 1.2 480 Sàn nhà kho 400 1.2 480 Sàn ban công 400 1.2 480 Mác bê tông chọn 300# có cường độ kéo nén như sau: Rk = 10 (daN/cm²) Rn = 130 (daN/cm²) Thép thiết kế chọn thép AI (Þ < 10) có cường độ Ra = 2300 (daN/cm²) AII (Þ 10) có cường độ Ra = 2800 (daN/cm²) Khi tính tải trọng tính toán cho từng lớp vật liệu, ta áp dụng công thức sau: gi = gi.di.ni Trong đó: gi : trọng lượng tính toán tải bản thứ i gi : trọng lượng thể tích của vật liệu thứ i di : chiều dày của lớp vật liệu thứ i ni : hệ số độ tin cậy lớp thứ i 2.3.2. Phân loại sàn: Căn cứ vào kích thước, tải trọng và sơ đồ tính của từng loại phòng mà ta chia mặt bằng sàn thành 31 loại ô khác nhau đối với sàn tầng điển hình. Các ô được đánh số như hình vẽ. Căn cứ vào tỷ số ta chia bản sàn thành hai loại ô bản dầm () và ô bản kê bốn cạnh (). PHÂN LOẠI SÀN SỐ HIỆUÔ SÀN L1(m) L2(m) TỶ SỐL2/L1 SỐ LƯỢNG LOẠI Ô BẢN 1 2.5 8 3.2 1 BẢN DẦM 2 2.5 6 2.4 4 BẢN DẦM 3 2.5 7 2.8 1 BẢN DẦM 4 3.3 4 1.21 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 5 3.3 4 1.21 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 6 4.5 8 1.78 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 7 4.5 6 1.33 4 BẢN KÊ BỐN CẠNH 8 4.5 7 1.56 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 9 4 5.2 1.3 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 10 3 8 2.67 1 BẢN DẦM 11 3 6 2 4 BẢN KÊ BỐN CẠNH 12 3 7 2.33 1 BẢN DẦM 13 1.5 8 5.33 1 BẢN DẦM 14 3.6 8 2.22 2 BẢN DẦM 15 3.6 6 1.67 4 BẢN KÊ BỐN CẠNH 16 3.6 7 1.94 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 17 1.5 4.5 3 2 BẢN DẦM 18 1.5 3.5 2.33 2 BẢN DẦM 19 3.1 6 1.94 4 BẢN KÊ BỐN CẠNH 20 3.1 7 2.26 1 BẢN DẦM 21 3.5 5.5 1.57 2 BẢN KÊ BỐN CẠNH 22 4.7 6 1.28 2 BẢN KÊ BỐN CẠNH 23 3.3 6 1.82 2 BẢN KÊ BỐN CẠNH 24 1.4 6 4.28 2 BẢN DẦM 25 4.7 7 1.49 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 26 3 8 2.67 1 BẢN DẦM 27 2.2 6 2.73 4 BẢN DẦM 28 2.2 7 3.18 1 BẢN DẦM 29 2.3 2.9 1.26 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 30 3 5.1 1.7 1 BẢN KÊ BỐN CẠNH 31 1.5 3.6 2.4 2 BẢN DẦM 2.4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TÍNH CỐT THÉP SÀN: 2.4.1. Các ô bản kê: Các ô bản kê được tính như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô lân cận. Tính ô bản theo sơ đồ đàn hồi. Cắt bảng theo phương cạnh ngắn với dải có bề rộng một mét để tính. Tính là bản kê bốn cạnh đơn làm việc theo sơ đồ đàn hồi. a. Sơ đồ tính: b. Xác định nội lực: Dựa vào tỷ số Điều kiện liên kết ở 4 cạnh bản mà ta chọn ô bản tương ứng. => Các hệ số : mi1, mi2, ki1, ki2 Từ đó ta tính ra mômen nhịp và gối của các ô bản Mômen nhịp theo phương cạnh ngắn : M1 = mi1 . P Mômen nhịp theo phương cạnh dài : M1 = mi1 . P Mômen gối theo phương cạnh ngắn : MI = - ki1 . P Mômen gối theo phương cạnh dài : MI = - ki2 . P Trong đó : mi1, mi2, ki1, ki2 phụ thuộc vào tỷ số l2/l1 và sơ đồ làm việc của sàn, ta thấy sàn làm việc theo sơ đồ 9 (4 cạnh ngàm). Các hệ số được tra trong sách “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” của tác giả Võ Bá Tầm, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP. HCM. q = (gs + ps + gt) (daN/m2) P = q . l1 . l2 (daN) gs, ps, gt : là tĩnh tải, hoạt tải sàn và tải trọng tường qui đổi (nếu có) ( daN/m2) l1, l2 : chiều dài theo phương cạnh ngắn và cạnh dài (m) i : số thư tự của ô bản (trường hợp này i = 9) c. Tính toán cốt thép: Cốt thép sàn được tính theo công thức sau : Bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), Rk = 10 (daN/cm2) Thép sàn AII có Ra = Ra’ = 2800 (daN/cm2) Do Ra A0 = 0.412 Tính toán cốt thép cho bản sàn như tính cấu kiện chịu uốn tiết diện b = 1 m, h = hb (bề dày của ô sàn) => Chọn a = 2 cm (lớp bêtông bảo vệ) Chiều cao làm việc : Đối với thép chịu mômen dương ở nhịp theo phương cạnh ngắn : h0 = hb – a Đối với thép chịu mômen dương ở nhịp theo phương cạnh dài : h0 = hb – a – 0.5 Đối với thép chịu mômen âm ở gối theo cả hai phương : h0 = hb – a 2.4.2. Các ô bản dầm: Khi tỷ số thì có thể xem bản sàn chỉ làm việc một phương (theo phương cạnh ngắn). Do đó tải trọng tác dụng trên bản truyền theo phương liên kết. Để tính toán ô bản dầm làm việc một phương ta : Cắt một dải thẳng góc với phương liên kết có bề rộng b = 1 m, xem bản như một dầm, tuỳ theo gối tựa là tường hay là dầm mà chọn sơ đồ tính cho thích hợp. Khi sàn liên kết với dầm thoả điều kiện thi liên kết đó được xem như ngàm, ngược lại coi như tựa đơn. Bản có hai cạnh khớp khi : a. Sơ đồ tính: b. Tính nội lực: Moment tại nhịp : Mnh = Với: gs, ps, gt : là tĩnh tải, hoạt tải sàn và tải trọng tường qui đổi (nếu có) (daN /m2) l1, l2 : chiều dài cạnh theo phương cạnh ngắn,cạnh dài(m) c. Tính toán cốt thép: Cốt thép trong bản sàn được tính theo các công thức sau: Bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), Rk = 10 (daN/cm2) Thép sàn AII có Ra = Ra’ = 2800 (daN/cm2) Do Ra A0 = 0.412 Tính cốt thép cho sàn tính như cấu kiện chịu uốn tiết diện b = 1 m, h = hb (bề dày của ô sàn) => chọn a = 2 cm (lớp bêtông bảo vệ). Kiểm tra hàm lượng cốt thép: Trong đó : 2.4.3. Tính toán cốt thép cho vài ô sàn điển hình - Tính cốt thép cho ô sàn 8: Ô bản thuộc loại ô bản kê 4 cạnh, do nên liên kết giữa sàn và dầm là liên kết ngàm, tính theo sơ đồ 9. Kích thước : l1 = 4.5 m, l2 = 7 m. a. Xác định tải trọng: Tĩnh tải sàn : gs = 435.9 (daN/m2) Hoạt tải sàn : ps = 240 (daN/m2) Ta có : q = gs + ps = 435.9 + 240 = 675.9 (daN/m2) P = l1l2.q = 4.5 x 7 x 675.9 = 21290.85 (daN) = 21.291 (T) b. Xác định nội lực: Xét tỷ số tra sơ đồ 9 phụ lục 12 trang 379 “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” tác giả Võ Bá Tầm. Các hệ số : m91 =0.0206 m92 =0.0086 k91 =0.0459 k92 =0.0191 M1 = m91.P = 0.0206 x 21290.85 = 438.59 (daN.m) M2 = m92.P = 0.0086 x 21290.85 = 183.10 (daN.m) MI = k91.P = 0.0459 x 21290.85 = 977.25 (daN.m) MII = k92.P = 0.0191 x 21290.85 = 406.65 (daN.m) c. Tính toán cốt thép: Bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), Rk = 10 (daN/cm2) Thép sàn AII có Ra = Ra’ = 2800 (daN/cm2), do Ra < 3000 (daN/cm2) có a0=0.58 => A0 = 0.412. Tiết diện bxh = 100 x120 (mm) Cốt thép nhịp theo phương cạnh ngắn : Chọn a = 1.5 cm => h0 = h – a = 12 – 1.5 =10.5 cm Với : M1 = 438.59 (daN.m) Cốt thép nhịp theo phương cạnh dài : Chọn a = 1.5 cm => h0 = h – a – 0.5 = 12 – 2 = 10 cm Với : M2 = 183.10 (daN.m) Cốt thép gối theo phương cạnh ngắn : Chọn a = 1.5 cm => h0 = h – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm Với : MI = 977.25 (daN.m) Cốt thép gối theo phương cạnh ngắn : Chọn a = 1.5 cm => h0 = h – a = 12 – 1.5 = 10.5 cm Với : MII = 406.65 (daN.m) - Tính cốt thép cho ô sàn 10: Ô bản thuộc loại ô bản dầm, do nên liên kết giữa sàn và dầm là liên kết khớp. Kích thước : l1 = 3 m, l2 = 8 m. a. Xác định tải trọng: Tĩnh tải sàn : gs = 435.9 (daN/m2) Hoạt tải sàn : ps = 240 (daN/m2) q = gs + ps = 435.9 + 240 = 675.9 (daN/m2) b. Xác định nội lực: Nhịp tính toán l1 = 3 m Momen ở giữa nhịp : c. Tính toán cốt thép : Chọn a = 1.5 cm => h0 = h – a = 12 – 1.5 =10.5 cm Mnh = 760.39 (daN.m) 2.5 . Kết quả tính thép sàn : CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CẦU THANG 3.1. SƠ ĐỒ CẤU TẠO : CẤU TẠO BẢN THANG : Cấu tạo cầu thang như hình vẽ : Với : lb = 300 mm hb = 150 mm Chiều cao tầng là 3.8 m so với kích thước bậc như vậy ta chia được 25 bậc thang. Ta có : tga = = 0.5 => a = 270 Chọn chiều dày bản thang : d = mm Chọn : d = 150 mm Sơ bộ chọn tiết diện dầm chiếu nghỉ : hd = mm Chọn : hd = 30 cm, chọn bd = 20 cm 3.3. TẢI TRỌNG TRUYỀN VÀO BẢN THANG : 3.3.1. Chiếu nghỉ : a. Tĩnh tải : Trong đó : di : chiều dày lớp vật liệu thứ i. gi : khối lượng riêng lớp vật liệu thứ i. ni : hệ số tin cậy lớp vật liệu thứ i. Tĩnh tải chiếu nghỉ được tính ở bảng sau: STT Vật liệu Chiều dày d (mm) g (daN/m³) n g1 (daN/m²) 1 Đá mài 20 2000 1.1 44 2 Vữa lót 20 1800 1.3 46.8 3 Bản BTCT 150 2500 1.1 412.5 4 Vữa trát 15 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 538.4 b. Hoạt tải : Theo TCVN 2737 – 1995 có ptc = 400 (daN/m2) hệ số vượt tải n = 1.2 => p = 1.2 x 400 = 480 (daN/m2) Tải trọng toàn phần : q1 = g1 + p = 538.4 + 480 = 1018.4 (daN/m2) 1018 (daN/m2) 3.3.2 Bản nghiêng : a. Tĩnh tải : Trong đó : gi : khối lượng của lớp vật liệu thứ i. dtdi : chiều dày tương đương của lớp vật liệu thứ i. ni : hệ số tin cậy của lớp vật liệu thứ i. Chiều dày tương đương được xác định theo công thức: Bảng tính chiều dày tương đương STT Vật liệu lb (mm) hb (mm) d (mm) dtđ (mm) 1 Đá mài 300 152 20 26.82 2 Vữa lót 300 152 20 26.82 3 Bậc xây gạch 300 152 67.64 Tĩnh tải bản thang được tính ở bảng sau : STT Vật liệu Chiều dày d (mm) g (daN/m³) n (daN/m²) 1 Đá mài 26.82 2000 1.1 59.004 2 Vữa lót 26.82 1800 1.3 62.759 3 Gạch xây 67.64 1800 1.3 158.278 4 Bản BTCT 150 2500 1.1 412.5 5 Vữa trát 15 1800 1.3 35.1 Tổng cộng 727.64 (daN/m2) Tải trọng lan can tay vịn : glc = 50 (daN/m), quy đổi về diện tích glc = 50 (daN/m2) b. Hoạt tải : Theo TCVN 2737 – 1995, có ptc = 400 (daN/m2), hệ số tin cậy n = 1.2 => p = 400 x 1.2 = 480 (daN/m2) Tải trọng toàn phần : q2 = g2 + glc + p = 817.57 + 480 + 50 =1347.57 (daN/m2) 3.4. TÍNH BẢN THANG : 3.4.1. Sơ đồ tính bản nghiêng : Tương tự như tính toán sàn, ta cắt một dãy có bề rộng b = 1 m để tính. Xét tỷ số => liên kết giữa bản thang với dầm chiếu nghỉ được xem là liên kết khớp. Nên chọn sơ đồ tính như sau: Vế 1 : Vế 2 : 3.4.2. Sơ đồ tính bản chiếu nghỉ : Ta có = 2.647 > 2 nên bản làm việc một phương (bản dầm), cắt theo phương cạnh ngắn một dãy có bề rộng b = 1 m để tính. Xét tỷ số = 2 liên kết giữa bản chiếu nghỉ với dầm chiếu nghỉ được xem là liên kết khớp. Nên chọn sơ đồ tính như sau: a. Tính nội lực và cốt thép của bản nghiêng và chiếu nghỉ : - Nội lực của bản nghiêng : Tính vế 1 : (daN) (daN.m) Q = (daN.m) - Tính cốt thép của bản nghiêng : Từ Mmax tính : Dùng bêtông Mac 300 có : Rn = 130 (daN/cm2) b = 100 (cm) a = 1.5 (cm) => h0 = 15 – 1.5 = 13.5 (cm) Dùng thép AII : Ra = 2800 (daN/cm2) A = a = Fa = (cm2) Chọn : f12 a =150 m = Tính vế 2 : tương tư như tính vế 1 => cốt thép vế 2 là : f12 a = 150 - Nội lực của chiếu nghỉ : Mômen : M = (daN.m) Lực cắt : Q = (daN) - Tính cốt thép của chiếu nghỉ : Từ M tính : Dùng bêtông Mac 300 có : Rn = 130 (daN/cm2) b = 100 (cm) a = 1.5 (cm) => h0 = 15 – 1.5 = 13.5 (cm) Dùng thép AII : Ra = 2800 (daN/cm2) A = a = Fa = (cm2) Chọn : f6 a =180 m = 3.5. TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ : 3.5.1. Dầm chiếu nghỉ 1 : a. Tải trọng : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = 0.2 x (0.3 – 0.15) x 1.1 x 2500 = 82.5 (daN/m) Do bản chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình thang được chuyển thành dạng phân bố đều. gcn = => gcn = 864.64 (daN/m) Trong đó : Do bản thang truyền vào là phản lực gối tựa R2, R3 của vế 1 và 2 được quy về dạng phân bố đều. Do R2 = R3 = R1 = 2876.83 (daN/m) Tổng tải trọng tác dụng lên DCN1 là : q = gd + gcn + R2 = 82.5 + 864.64 + 2876.83 = 3823.97 (daN/m) b. Sơ đồ tính : Sơ đồ tính DCN1 được xem là dầm đơn giản, liên kết khớp ở hai đầu c. Nội lực : Mômen : M = (daN.m) Lực cắt : Q = (daN) d. Tính cốt thép : Từ M tính: A = a = Fa = Với : b = 20 cm ; h0 = h – a = 30 – 4 = 26 cm ; Ra = 2800 (daN/cm2) Kết quả tính cốt thép theo bảng sau : e. Tính cốt thép ngang: Qmax = 8603.93 (daN) Dùng đai 2 nhánh (n = 2), f6 Kiểm tra kích thước dầm : 0.35Rnbh0 = 0.35x130x20x26 = 23660 (daN) > Qmax => không cần thay đổi tiết dầm Kiểm khả năng chịu lực cắt của bêtông : 0.6Rkbh0 = 0.6x10x20x26 = 3120 (daN) < Qmax => Bêtông không đủ khẳng năng chịu lực cắt nên cần phải tính cốt đai cho dầm. utt = cm umax = cm uct cm Bố trí cốt đai : u = 150 trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa u = 250 trong đoạn giữa nhịp còn lại. 3.5.2. Dầm chiếu nghỉ 2 : a. Tải trọng : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = bd(hd – hs)ngb = 0.2x(0.3 – 0.15)x1.1x2500 = 82.5 (daN/m) Trọng lượng tường xây trên dầm : gt = bthtngt = 0.2x1.9x1.1x1800 = 356.4 (daN/m) Do bản chiếu nghỉ truyền vào có dạng hình thang được chuyển thành dạng phân bố đều. gcn = => gcn = 864.64 (daN/m) Trong đó : Tổng tải trọng tác dụng lên DCN2 là : q = gd + gcn + gt = 82.5 + 864.64 + 356.4 = 1303.54 (daN/m) b. Sơ đồ tính : Sơ đồ tính DCN2 được xem là dầm đơn giản, liên kết khớp ở hai đầu. c. Nội lực : Mômen : M = (daN.m) Lực cắt : Q = (daN) d. Tính cốt thép : Từ M tính: A = a = Fa = Với : b = 20 cm ; h0 = h – a = 30 – 4 = 26 cm ; Ra = 2800 (daN/cm2) Kết quả tính cốt thép theo bảng sau : e. Tính cốt thép ngang: Qmax = 2932.96 (daN) Dùng đai 2 nhánh (n = 2), f6 Kiểm tra kích thước dầm : 0.35Rnbh0 = 0.35x130x20x26 = 23660 (daN) > Qmax => không cần thay đổi tiết dầm Kiểm khả năng chịu lực cắt của bêtông : 0.6Rkbh0 = 0.6x10x20x26 = 3120 (daN) > Qmax => Bêtông đủ khẳng năng chịu lực cắt nên không cần phải tính cốt đai, mà bố trí cốt đai theo cấu tạo. Bố trí cốt đai : u = 150 trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa u = 250 trong đoạn giữa nhịp còn lại. CHƯƠNG IV: GIẢI KHUNG KHÔNG GIAN VÀ THIẾT KẾ KHUNG TRỤC C - 4 4.1. GIẢI KHUNG KHÔNG GIAN : 4.1.1.Vật liệu : Chọn : Bêtông mác 300 có: Rn = 130 daN/cm2, Rk = 10 daN/cm2. Nhóm thép : AI (F < 10) có cường độ Ra = 2300 daN/cm2. AII (F > 10) có cường độ Ra =2800 daN/cm2. Khai báo : Menu Define à Material Properties. 4.1.2. Tiết diện : 4.1.2.1. Tiết diện dầm và cột : a. Chọn tiết diện dầm : - Dầm dọc : Do nhịp tính toán không đều 6m, 7m, 8m, chọn sơ bộ tiết diện dầm như sau : hd = = (30 75) cm. = > Chọn hd = 30 cm bd = = (7.5 15) cm = > Chọn bd = 15 cm hd = = (35 87.5) cm. = > Chọn hd = 35 cm bd = = (8.75 17.5) cm = > Chọn bd = 15 cm hd = = (40 100) cm. = > Chọn hd = 40 cm bd = = (10 20) cm = > Chọn bd = 20 cm Vậy dầm dọc có tiết diện : hdxbd = 30x20 cm. - Dầm ngang : Do nhịp tính toán không đều 3.6m, 4m, 10m, chọn sơ bộ tiết diện dầm như sau hd = = (50 125) cm. = > Chọn hd = 60 cm bd = = (20 40) cm = > Chọn bd = 30 cm Vậy dầm ngang có tiết diện : hdxbd = 60x30 cm. b. Chọn tiết diện cột : Fc = Trong đó : N : Lực nén trong cột do tải trọng đứng. K : Hệ số ảnh hưởng của moment uốn lấy từ 1.0 đến 1.5, chọn k = 1.1 cho các cột. Rn: Cường độ chịu nén của bêtông, dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 daN/cm2. Lực nén N dược tính toán như sau : N = a x b x qs x ns Với : ns : số tầng Chọn kích thước cột: - Cột biên : C-1, C-8 Diện chịu tải : + Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn Đối với tấc cả các ô sàn đều có cấu tạo sàn giống nhau : gtt = 436 (daN/m2). + Hoạt tải : - Tải trọng mái sửa chữa: Theo TCVN 2737-1995 ta có ptc = 75 daN/m2 => ptt = 75 x 1.3 = 97.5 daN/m2 - Tải trọng tác dụng lên sàn: S6 = S10 = 240 daN/m2 S14 = S31 =480 daN/m2 Gs = 436 x 4 x 6.8 + 436 x 1.5 x 1.8 = 13036.4 daN * Trên sàn tầng 6 : - Lực dọc N1C-1: Gồm có 2 sàn :sàn 7, sàn tầng mái. - Lực dọc do mái truyền xuống cột : Nm = 97.5 x 6.8 x 4 = 2652 daN - Lực dọc do sàn điển hình truyền xuống : Ns = (13036.4 + 9552)+154 x 1.5 + 154 x 4 x 2 + 748 x 6.8 = 29137.8 daN. - Số sàn : ns = 2 N1C-1 = Nm + Gt + 2Ns = 2652+4554+2x29137.8= 65481.6 daN => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 25x25 (cm2) * Trên sàn tầng 3 : - Lực dọc N2C-1 : Gồm có 3 sàn :sàn 4,sàn 5,sàn 6. - Số sàn : ns = 3 N2C-1 = N1C-1+ 3Ns = 65481.6 + 3 x 29137.8= 152901 (daN). => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 30 x30 (cm2) * Trên sàn tầng trệt : - Lực dọc N3C-1 : Gồm có 4 sàn : sàn 1,sàn 2,sàn 3 . - Số sàn : ns = 3 N3C-1 = N2C-1+ 3Ns = 152901 + 3 x 29137.8 = 240314.4 (daN). => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 40 x 40 (cm2) - Cột giữa : C – 2, C – 7: Diện chịu tải : + Trọng lượng các lớp cấu tạo sàn : Đối với tấc cả các ô sàn đều có cấu tạo sàn giống nhau : gtt = 436 (daN/m2). Tải trọng tường : Gt = 1188 daN/m + Hoạt tải : - Tải trọng mái sửa chữa: Theo TCVN 2737-1995 ta có ptc = 75 daN/m2 => ptt = 75x1.3 = 97.5 daN/m2 - Tải trọng tác dụng lên sàn: S6 = 240 daN/m2; S10 = 240 daN/m2 S14 = 480 daN/m2; S15 = 480 daN/m2 S7 = 240 daN/m2; S11 = 240 daN/m2 Gs = 436 x 6.8 x 7 + 1188 x 5 = 26693.6 daN. Qs = 240 x 2 x 4 + 240 x 4 x 3 + 480 x 1.8 x 4 + 480 x 1.8 x 4 + 240 x 2 x 3 + + 240 x 3 x 3 = 14118 daN * Trên sàn tầng 6 : - Lực dọc N1C-2: Gồm có 2 sàn :sàn 7,sàn tầng mái. - Lực dọc do mái truyền xuống cột. Nm = 97.5 x 7 x 6.8 = 4641 daN. - Lực dọc do sàn điển hình truyền xuống : Ns = (26693.6 + 14118)+ 748 x 6.8 + 154 x 7 x 2 = 48054 daN. - Số sàn : ns = 2 N1C-2 = Nm + 2Ns = 4641 + 2 x 48054 = 100749 daN => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 25 x 25 (cm2) * Trên sàn tầng 3 : - Lực dọc N2C-2 : Gồm có 3 sàn :sàn 4, sàn 5 ,sàn 6. - Số sàn : ns = 3 N2C-2 = N1C-2 + 3Ns = 100749 + 3 x 48054 = 244911 (daN). => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 30 x 30 (cm2) * Trên sàn tầng trệt : - Lực dọc N3C-2 : Gồm có 3 sàn : sàn 1, sàn 2, sàn 3. - Số sàn : ns = 3 N3C-2 = N2C-2 + 3Ns = 244911 + 3 x 48054 = 389073 (daN). => (cm2) Chọn tiết diện cột : b x h = 40 x 40 (cm2) Tương tự cho cột giữa C – 3, C – 4, C – 5, C – 6: Cột tầng 7, tầng mái : b x h = 25 x 25 cm Cột tầng 4, 5, 6 : b x h = 30 x 30 cm Cột tầng 1, 2, 3 : b x h = 40 x 40 cm Khai báo tiết diện cột vào dầm : Menu Define -- > Frame Sections SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN KHUNG TRỤC C (ETAB TRUC 3) SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN KHUNG TRỤC 4(ETAB TRUC D) 4.1.3. Tiết diện sàn : Chọn sơ bộ chiều dày sàn theo công thức : hb = Trong đó : L1 : Chiều dài nhịp theo phương cạnh ngắn. D = 0.8 1.4 : Hệ số phụ thuộc hoạt tải sử dụng. m = 30 35 : Đối với bản loại dầm. m = 40 45 : Đối với bản kê bốn cạnh. Chọn m = 42. = > hb = = 12.31 cm. Thống nhất chọn chiều dày sàn cho toàn công trình là : hb = 12 cm. Khai báo tiết diện sàn : Menu Define -- > Wall/Slab/Deck Sections 4.2. CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG : 4.2.1. Tĩnh tải : Tải trọng các lớp cấu tạo trên sàn : gtt = 2000 x 0.01 x 1.2 + 1800 x 0.02 x 1.3 + 1800 x 0.015 x 1.3 gtt = 105.9 daN/m2 4.2.2. Hoạt tải : Loại tải trọng Thành phần Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (daN/m2) Hoạt tải Sàn phòng học, văn phòng, khu vệ sinh 200 1.2 240 Hoạt tải Sàn hành lang 400 1.2 480 Sàn hội trường lớn 400 1.2 480 Sàn nhà kho 400 1.2 480 Sàn ban công 400 1.2 480 4.2.3. Tải trọng gió : Áp lực gió thay đổi tăng dần theo độ cao. Để đơn giản trong tính toán ta xem trong khoảng chiều cao mỗi tầng áp lực gió phân bố đều. Áp lực gió đẩy được xác địmh theo công thức : Wđ = W0 . k . c . n Áp lực gió hút được xác địmh theo công thức : Wh = W0 . k . c’ . n Trong đó: W0 : Áp lực gió tiêu chuẩn lấy theo bản đồ phân vùng theo địa danh hành chính (TCVN 2737 – 1995) c : hệ số khí động, tra Bảng 6 trong TCVN 2737 – 1995 ta được: c = 0.8 (phía đón gió), c’ = 0.6 (phía khuất gió) k : hệ số tính đến sự thay đổi độ cao của áp lực gió, được lấy theo Bảng 5 trong TCVN 2737 – 1995 địa hình A và có giá trị thay đổi theo độ cao. n = 1.2 :hệ số tin cậy Kết quả áp lực gió đẩy và gió hút ở bảng sau : 4.2.4. Các trường hợp đặt tải lên khung : Trường hợp 1 : Tĩnh tải chất đầy Trường hợp 2 : Hoạt tải chất đầy Trường hợp 3 : Tải trọng gió theo phương x (đẩy + hút) Trường hợp 4 : Tải trọng gió theo phương –x (hút + đẩy) Trường hợp 5 : Tải trọng gió theo phương y (đẩy + hút) Trường hợp 6 : Tải trọng gió theo phương –y (hút + đẩy) Khai báo các trường hợp dặt tải lên khung : Define --> Static Load Cases : 4.3. CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG : Define -- > Load Combinations 4.4. MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN : 4.5. ĐÁNH SỐ THỨ TỰ CHO CÁC PHẦN TỬ : Chọn Edit -- > Auto Relabel All -- > Hộp thoại Etabs SỐ PHẦN TỬ KHUNG TRỤC C (TRỤC 3 TRONG ETAB) SỐ PHẦN TỬ KHUNG TRỤC 4 (TRỤC D TRONG ETAB) 4.6. THIẾT KẾ KHUNG TRỤC C – 4 : 4.6.1. Sơ đồ tính khung trục C – 4 : SƠ ĐỒ KHUNG TRỤC C SƠ ĐỒ KHUNG TRỤC 4 4.6.2. Nội lực khung trục C – 4 : Nội lực của khung trục C và 4 được lấy từ giải khung không gian, kết quả nội lực lấy từ phần phụ lục. 4.6.3. Tính cốt thép cho khung : 4.6.3.1. Trình tự tính cốt thép cho dầm như sau : Dùng bêtông Mác 300 có : Rn = 130 daN/cm2, Rk = 10 daN/cm2 Eb = 290 x 103 daN/cm2 Nhóm thép AII có : Ra = 2800 daN/cm2, R’a = 2800 daN/cm2 Nhóm thép AI có : Rađ =1800 daN/cm2 Do Ra A0 = 0.412 a. Đối với moment âm : Tính theo tiết diện chữ nhật, cốt thép chịu lực của dầm được tính theo công thức : A = < A0 a = = > Fa = mmin < m = < mmax = b. Đối với mômen dương : Tính theo tiết diện chữ T, xác định b’c và C được lấy không quá các giá trị sau : - Đối với nhịp 1-2 : + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm :0.5 x 7.7 = 3.9m = 390cm. + = 130 cm + 9hb = 9 x 12 = 108 cm Chọn C = 55 cm Bề rộng cánh : b’c = 2C + b = 2x55 + 20 = 130 cm Xác định vị trí trục trung hòa : Mc = Rnb’ch’c(h0 – h’c/2) = 130x130x12x(27-6) Mc = 4258800 daN.cm > Mmax = 757320 danN.cm Trục trung hòa qua cánh tính theo tiết diện chữ nhật : b’c x h = 130x40 cm. - Đối với nhịp 2-3 : + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm : 0.5x5.8 =2.9 m = 290 cm. + = 97 cm + 9hb = 9x12 = 108 cm Chọn C = 55 cm Bề rộng cánh : b’c = 2C + b = 2x55 + 20 = 130 cm Xác định vị trí trục trung hòa : Mc = Rnb’ch’c(h0 – h’c/2) = 130x130x12x(27-6) Mc = 4258800 daN.cm > Mmax = 568550 daN.cm Trục trung hòa qua cánh tính theo tiết diện chữ nhật : b’c x h = 160x40 cm. - Đối với nhịp 4-5 : + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm : 0.5x6.8 =3.4 m = 340 cm. + = 113 cm + 9hb = 9x12 = 108 cm Chọn C = 55 cm Bề rộng cánh : b’c = 2C + b = 2x55 + 20 = 130 cm Xác định vị trí trục trung hòa : Mc = Rnb’ch’c(h0 – h’c/2) = 130x130x12x(27-6) Mc = 4258800 daN.cm > Mmax = 710710 daN.cm Trục trung hòa qua cánh tính theo tiết diện chữ nhật : b’c x h = 180x40 cm. - Đối với nhịp B-C : + Một nửa khoảng cách giữa hai mép trong của dầm : 0.5x9.6 =4.8 m = 480 cm. + = 160 cm + 9hb = 9x12 = 108 cm Chọn C = 65 Bề rộng cánh : b’c = 2C + b = 2x65 + 30 = 160 cm Xác định vị trí trục trung hòa : Mc = Rnb’ch’c(h0 – h’c/2) = 130x160x12x(56-6) = 12480000 Mc = 12480000 daN.cm > Mmax = 4042090 daN.cm Trục trung hòa qua cánh tính theo tiết diện chữ nhật : b’c x h = 160x60 cm. A = < A0 a = = > Fa = mmin < m = < mmax = 4.6.4. Tính toán cốt đai, cốt xiên chịu cắt : 4.6.4.1.Tính toán cốt đai : Nhịp 7 – 8 : Chọn lực cắt lớn nhất để kiểm tra cốt đai cho dầm, phần tử B114 có Qmax = 66.46 KN. Ta lấy giá trị này để kiển tra cốt đai cho các gối khác trong dầm khung trục C. Kiểm tra kích thước dầm : 0.35Rnbh0 = 0.35x130x20x27 = 24570 daN = 245.7 KN > Qmax = 66.46 KN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. Kiểm tra khả nang chịu lực cắt của bêtông : 0.6Rkbh0 = 0.6x10x20x27 = 3240 daN = 32.4 KN < Qmax = 66.46 KN => Bêtông không đủ khả năng chịu lực cắt nên cần phải tính cốt đai cho dầm. Dùng đai hai nhánh ( n = 2), f6. utt = = 27 cm umax = = 33 cm uct = 15 cm Bố trí cốt đai : u = 100 cm trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa. u = 300 cm cho đoạn dầm còn lại. 4.6.4.2. Tính toán cốt xiên : qd = = 101.88 daN/cm Qdb = = 10901 daN =109.01 KN => Qdb = 109.01 KN > Qmax = 66.46 KN Bêtông và cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt do đó ta không cần phải tính cốt xiên. 4.6.4.3. Tính toán cốt đai : Nhịp A – B : Chọn lực cắt lớn nhất để kiểm tra cốt đai cho dầm, phần tử B80 có Qmax = 272.35 KN. Ta lấy giá trị này để kiển tra cốt đai cho các gối khác trong dầm khung trục 4. Kiểm tra kích thước dầm : 0.35Rnbh0 = 0.35x130x30x56 = 76440 daN = 764.4 KN > Qmax = 272.35 KN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. Kiểm tra khả nang chịu lực cắt của bêtông : 0.6Rkbh0 = 0.6x10x30x56 = 10080 daN = 100.8 KN < Qmax = 272.35 KN => Bêtông không đủ khả năng chịu lực cắt nên cần phải tính cốt đai cho dầm. Dùng đai hai nhánh ( n = 2), f6. utt = = 10 cm umax = = 51 cm uct = 30 cm Bố trí cốt đai : u = 100 cm trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa. u = 300 cm cho đoạn dầm còn lại. 4.6.4.4. Tính toán cốt xiên : qd = = 101.88 daN/cm Qdb = = 27691 daN =276.91 KN => Qdb = 276.91 KN > Qmax = 272.35 KN Bêtông và cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt do đó ta không cần phải tính cốt xiên. 4.6.5. Tổ hợp nội lực cột khung truc C – 4 : Do cột làm việc 2 phương nên ta tính cốt cho từng phương, từ nội lực trong khung ta chọn 3 cặp nội để tính và kiểm tra. 4.6.6. Tính cốt thép cột : - Tính độ lệch tâm ban đầu e0 : e0 = e01 + eng, với e01 = ; eng = 2 cm - Tính hệ số uốn dọc : , - Lực nén tới hạn : Nth = Trong đó : S : Hệ số kể tới độ lệch tâm Khi e0 < 0.05h lấy S = 0.84 Khi 0.05h < e0 < 5h lấy S = Khi e0 > 5h lấy S = 0.122 Kdh : Hệ số kể tới tính chất dài hạn của tải trọng. Kdh = Do trong quá trình tính toán và tổ hợp nội lực ta không tách riêng Mdh, Ndh do phức tạp nên ta lấy Kdh = 2. Bêtông M300 == > Eb = 2.9x105 daN/cm2, Jb = Nhóm thép AII == > Ea = 2.1x106 daN/cm2 Ja = mtbh0(0.5h – a)2 - Tính độ lệch tâm tính toán : e = e’ = Với: a = a’ = 4 cm bề dày lớp bêtông bảo vệ. - Xác định trường hợp lệch tâm : x = Nếu x < a0h0 thì lệch tâm lớn. Nếu x a0h0 thì lệch tâm lớn. Với bêtông M300 == > a0 = 0.58, A0 = 0.412 T ính cốt thép dọc : + Trường hợp lệch tâm lớn: Nếu x > 2a’ Fa = Fa’ = Nếu x 2a’ Fa = F’a = Kiểm tra hàm lượng , với mmin = 0.4%; mmax = 3.5% m = Nếu m khác nhiều với mt giả thiết thì dùng m tính lại Nth và h. + Trường hợp lệch tâm bé : Tính x’, nếu he0 < 0.2h0 thì x’ = Nếu he0 > 0.2h0 x’ = 1.8(e0gh - he0) + a0h0 Với : e0gh = 0.4(1.25h - a0h0) Fa = F’a = Kiểm tra hàm lượng thép : m = Kết quả cốt thé._.p cột khung trục C và khung trục 4 ở bảng sau : CHƯƠNG V: HỒ NƯỚC MÁI 5.1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC BỂ: Hồ nước mái được bố trí trên tầng áp mái nhằm mục đích cung cấp nước sinh hoạt cho các hộ dân ở các tầng lầu phía dưới và dự trữ nước phục vụ công tác cứu hỏa. Kích thước hình học (4.5×3×2.5 m): Chiều cao hồ nước mái : h = 2.5 m. Chiều rộng hồ b = 3 m; chiều dài hồ a = 4.5 m. Dung tích của bể chứa là: V = 4.5x3x2.5 = 34 m3. Lổ thăm kích thước 600mm×600mm, được bố trí ở góc hồ nước. 5.2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO: 5.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN: 5.3.1.Kích thước tiết diện bản: Trong đó : l1 : chiều dài cạnh ngắn ô bản. cm Chọn chiều dày bản nắp : Do bản nắp chịu tải trọng bản thân và hoạt tải sửa chữa. Nên ta chọn : d = 7 cm. Chọn chiều dày bản thành : d = 10 cm Chọn chiều dày bản đáy : d = 12 cm 5.3.2.Kích thước tiết diện dầm: Ta chọn tiết diện dầm theo công thức sau : hd = cm bd = 5.4 TÍNH BẢN NẮP: 5.4.1. Sơ đồ tính : Do nên sàn thuộc loại bản kê 4 cạnh, bản làm việc hai phương. Liên kết bản nắp với dầm nắp là liên kết ngàm do . Bản nắp làm việc giống như bản sàn là bản kê bốn cạnh chịu tải trọng phân bố là tải trọng bản thân và hoạt tải sửa chữa. Bản nắp được tính theo sơ đồ 9 5.4.2. Tải trọng Tĩnh tải : Tải trọng bản thân của bản nắp : Chiều dày bản nắp : d = 7 cm. Cấu tạo bản nắp gồm các lớp sau: Bảng tính tải trọng bản thân bản nắp Hoạt tải : Người sửa chữa : p = 75 x 1.3 = 97.5 daN/m2. Tổng tải trọng tác dụng lên bản nắp : q = g + p = 274.4 + 97.5 = 371.9 daN/m2 => P = q.l2.l1 = 371.9 x 4.5 x 3 = 5020.65 daN/m2 5.4.3. Xác định nội lực trong bản nắp : Xét tỷ số , tra sơ đồ 9, phụ lục 12, trang 379 “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” tác giả Võ Bá Tầm. => Các hệ số : m91 = 0.0208 m92 = 0.0093 k91 = 0.0464 k92 = 0.0206 = > M1 = m91 x P = 0.0208 x 5020.65 = 104.43 daN.m M2 = m92 x P = 0.0093 x 5020.65 = 46.69 daN.m MI = k91 x P = 0.0464 x 5020.65 = 232.96 daN.m MII = k92 x P = 0.0206 x 5020.65 = 103.43 daN.m 5.4.4. Tính cốt thép bản nắp : Bản nắp tính giống như bản sàn, ta cắt một dãy bản rộng 1 m để tính. Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AI có Ra = 2300 (daN/cm2). Từ M, giả thiết a, h0 = h – a, tính. A = ; a = 1 - ; Fa = Bảng tính cốt thép bản nắp 5.4.5. Tính lỗ thăm : Xung quanh ta đặt thép gia cường sao cho: Fa thay thế > 1.2Fa bị cắt, tại lỗ thăm ta có 4f6 a=150(Fa = 1.132 cm2) bị cắt. Do Fa thay thế = 1.2 x 1.132 = 1.36 cm2. Chọn Fa thay thế = 2f12 (Fa = 2.26 cm2), bố trí tại vị trí gia cường cho lỗ thăm. 5.5. TÍNH BẢN ĐÁY : 5.5.1. Sơ đồ tính : Do nên sàn thuộc loại bản kê 4 cạnh, bản làm việc hai phương. Liên kết bản đáy với dầm đáy là liên kết ngàm do . Bản đáy làm việc giống như bản sàn là bản kê bốn cạnh chịu tải trọng phân bố là tải trọng bản thân và áp lực nước. Bản nắp được tính theo sơ đồ 9 5.5.2. Tải trọng Tĩnh tải : Tải trọng bản thân của bản đáy : Chiều dày bản đáy : d = 12 cm. Cấu tạo bản đáy gồm các lớp sau: Bảng tính tải trọng bản thân bản đáy Hoạt tải : Hoạt tải nước : p = ngnh = 1.1 x 1000 x 2.5 = 2750 daN/m2 Tổng tải trọng : q = g + p = 456+2750 = 3203 daN/m2 => P = ql1l2 = 3206 x 3 x 4.5 = 43281 daN 5.5.3. Xác định nội lực trong bản đáy : Xét tỷ số , tra sơ đồ 9, phụ lục 12, trang 379 “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” tác giả Võ Bá Tầm. => Các hệ số : m91 = 0.0208 m92 = 0.0093 k91 = 0.0464 k92 = 0.020 => M1 = m91 x P = 0.0208 x 43281 = 900.24 daN.m M2 = m92 x P = 0.0093 x 43281 = 402.51 daN.m MI = k91 x P = 0.0464 x 43281 = 2008.24 daN.m MII = k92 x P = 0.0206 x 43281 = 891.59 daN.m 5.5.4. Tính cốt thép bản đáy : Bản nắp tính giống như bản sàn, ta cắt một dãy bản rộng 1 m để tính. Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AI có Ra = 2300 (daN/cm2). Từ M, giả thiết a, h0 = h – a, tính. A = a = 1 - Fa = Bảng tính cốt thép bản đáy 5.6. TÍNH BẢN THÀNH : 5.6.1. Sơ đồ tính : Chọn bản thành dày : d = 10 cm. Theo phương cạnh dài : 4.5m x 2.5m. Theo phương cạnh ngắn : 3m x 2.5m. Các bản thành có , bản thuộc loại bản kê bốn cạnh, ta cắt dãy bản có bề rộng 1m để tính, có sơ tính như sau : 5.6.2. Tải trọng Tĩnh tải : Tải trọng bản thân của bản thành : Cấu tạo bản thành gồm các lớp sau: Bảng tính tải trọng bản thân bản thành Áp lực nước : Aùp lực nước phân bố trên bản thành có dạng tam giác. Khi hồ chứa đầy nước thì gia trị áp lực nước tại đáy hồ là : p = ngnh = 1.1 x 1000 x2.5 = 2750 daN/m2 Aùp lực gió : Áp lực gió lên thành bể có dạng hình thang. Nhưng do bể thấp (chỉ cao 2.5m) nên sự chênh lệch về áp lực tại đáy và nắp bể không lớn lắm. Để đơn giản tính toán ta xem như áp lực gió có dạng phân bố đều với giá trị áp lực lấy tại điểm cao nhất của thành hồ (giá trị lớn nhất) tại cao độ 33.6 m. Thành phần tĩnh của tải gió ở cao độ 34.6 m so với mặt đất tự nhiên. W = W0 x k x c x n Với các hệ số : W0, n, k, c : được tra TCVN 2737-1995 Tải Trọng & Tác Động W0 : áp lực gió tiêu chuẩn ở Tp.Hồ Chí Minh, W0 = 83 daN/m n : hệ số vượt tải, n = 1.3 k : hệ số thay đổi áp lực gió, ở độ cao 34.6 m => k = 1.39 c : hệ số khí động. Gió đẩy c = + 0.8 Gió hút c = - 0.6 Wđ = 83 x 1.3 x 0.8 x 1.39 = 119.98 daN/m2 Wh = 83 x 1.3 x 0.6 x 1.39 = 89.99 daN/m2 5.6.3. Xác định nội lực : Ta xét hai trường hợp sau : Trường hợp 1 : khi hồ đầy nước và gió hút. P = (2750 + 89.99) x 4.5 x 2.5 = 31949.89 daN Xét tỷ số tra sơ đồ 8, phụ lục 12, trang 379 “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” tác giả Võ Bá Tầm. => Các hệ số : m81 = 0.0288 m82 = 0.0103 k81 = 0.0583 k82 = 0.0240 => M1 = m81 x P = 0.0288 x 31949.89 = 920.16 daN.m M2 = m92 x P = 0.0103 x 31949.89 = 329.08 daN.m MI = k91 x P = 0.0583 x 31949.89 = 1862.68 daN.m MII = k92 x P = 0.0240 x 31949.89 = 766.79 daN.m Trường hợp 2 : khi hồ không có nước và gió đẩy : P = 119.98 x 4.5 x 2.5 = 1349.78 daN Xét tỷ số tra sơ đồ 8, phụ lục 12, trang 379 “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép” tác giả Võ Bá Tầm. => Các hệ số : m81 = 0.0288 m82 = 0.0103 k81 = 0.0583 k82 = 0.0240 => M1 = m81 x P = 0.0288 x 1349.78 = 38.87 daN.m M2 = m92 x P = 0.0103 x 1349.78 = 13.90 daN.m MI = k91 x P = 0.0583 x 1349.78 = 78.69 daN.m MII = k92 x P = 0.0240 x 1349.78 = 32.39 daN.m Ta thấy nội lực của trường hợp 2 nhỏ hơn nội lực của trường hợp 1 rất nhiều nên ta lấy nội lực của trường hợp 1 để tính thép cho bản thành. 5.6.4. Tính cốt thép bản thành : Bản nắp tính giống như bản sàn, ta cắt một dãy bản rộng 1 m để tính. Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AI có Ra = 2300 (daN/cm2). Từ M, giả thiết a, h0 = h – a, tính. A = a = 1 - Fa = Bảng tính cốt thép bản thành 5.7. TÍNH TOÁN HỆ DẦM NẮP : 5.7.1. Chọn sơ bộ kích thước dầm : Chọn sơ bộ tiết diện dầm nắp. DN1: bxh = 200 x 300 mm DN2: bxh = 200 x 300 mm 5.7.2. Tính dầm nắp 1 (DN1) : Sơ đồ truyền tải lên dầm nắp 1 : Sơ đồ tải trọng : - Tải trong : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = bd(hd – hb)gn = 0.2 x (0.3 – 0.07) x 2500 x 1.1 = 126.5 daN/m Do bản nắp truyền vào có dạng hình thang được chuyển thành dạng phân bố đều tương đương : qtđ = = 1.5x372x(1 – 2 x 0.3332 + 0.3333) = 454.85 daN/m Với : Tổng tải trọng phân bố lên DN1 : q = gd + qtđ = 126.5 + 454.85 = 581.35 daN/m Xác đỉnh nội lực : Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment nhịp : Mgôi = 0.3Mmax = 0.3x1471.54 = 441.46 daN.m Lực cắt : Qmax = daN Tính cốt thép : Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AII có Ra =2800 (daN/cm2) Giả thiết : a = 3 cm Chiều cao dầm : h = 30 cm => h0 = h – a = 27 cm, A0 = 0.412 A = ; a = 1 - ; Fa = ; m = Bảng tính cốt thép DN1 Tính toán cốt đai chịu cắt : Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bêtông : k1Rkbh0 = 0.6x10x20x27 = 3240 daN > Qmax =1308.04 daN => Bêtông đủ khả năng chịu lực cắt nên không cần phải tính cốt đai cho dầm, ta bố trí cốt đai theo cấu tạo. Bố trí cốt đai : u = 150 trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa. u = 250 trong phạm vi giữa nhịp còn lại. Kiểm tra kích thước dầm : K0Rnbh0 = 0.35x130x20x27 = 24570 daN > Qmax =1308.04 daN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. 5.7.3. Tính dầm nắp 2 (DN2) : Sơ đồ truyền tải lên dầm nắp 2 : Sơ đồ tải trọng : - Tải trong : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = bd(hd – hb)gn = 0.2 x (0.3 – 0.07) x 2500 x 1.1 = 126.5 daN/m Do bản nắp truyền vào có dạng tam giác được chuyển thành dạng phân bố đều tương đương : qtđ = = 348.75 daN/m Tổng tải trọng phân bố lên DN2 : q = gd + qtđ = 126.5 + 348.75 = 475.25 daN/m Xác đỉnh nội lực : Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment nhịp : Mgôi = 0.3Mmax = 0.3x534.66 = 160.4 daN.m Lực cắt : Qmax = daN Tính cốt thép : Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AII có Ra =2800 (daN/cm2) Giả thiết : a = 3 cm Chiều cao dầm : h = 30 cm => h0 = h – a = 27 cm, A0 = 0.412 A = ; a = 1 - ; Fa = ; m = Bảng tính cốt thép DN2 Tính toán cốt đai chịu cắt : Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bêtông : k1Rkbh0 = 0.6x10x20x27 = 3240 daN > Qmax = 712.87daN => Bêtông đủ khả năng chịu lực cắt nên không cần phải tính cốt đai cho dầm, ta bố trí cốt đai theo cấu tạo. Bố trí cốt đai : u = 150 trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tựa. u = 250 trong phạm vi giữa nhịp còn lại. Kiểm tra kích thước dầm : K0Rnbh0 = 0.35x130x20x27 = 24570 daN > Qmax = 712.87 daN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. 5.8. TÍNH TOÁN HỆ DẦM ĐÁY 5.8.1. Chọn sơ bộ kích thước dầm : Chọn sơ tiết diện dầm đáy : DĐ1: bxh = 300 x 600 mm DĐ2: bxh = 250 x 500 mm 5.8.2. Tính dầm đáy 1 (DĐ1) : Sơ đồ truyền tải lên dầm đáy 1 : Sơ đồ tải trọng : - Tải trong : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = bd(hd – hb)gn = 0.3 x (0.6 – 0.12) x 2500 x 1.1 = 396 daN/m Do bản đáy truyền vào có dạng hình thang được chuyển thành dạng phân bố đều tương đương : qtđ = = 1.5x3203x(1 – 2 x 0.3332 + 0.3333) qtđ = 3918.38 daN/m Với : Trọng lượng bản thành : gbt = gttx2.5 = 401 x 2.5 = 1002.5 daN/m Tổng tải trọng phân bố lên DĐ1 : q = gd + gbt + qtđ = 396 + 1002.5 + 3918.38 = 5316.88 daN/m Xác đỉnh nội lực : Xét hai trường hợp : Trường hợp 1 : Tính cho thép nhịp. Liên kết hai dầu dầm đáy DĐ1 là liên kết khớp. Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment gối : Mgôi = 0.3Mmax = 0.3x13458.35 = 4037.51 daN.m Lực cắt : Qmax = daN Trường hợp 2 : Tính cho thép gối. Liên kết hai dầu dầm đáy DĐ1 là liên kết ngàm. Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment gối : Mmax = daN.m Lực cắt : Qmax = daN Tính cốt thép : Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AII có Ra =2800 (daN/cm2) Giả thiết : a = 4 cm Chiều cao dầm : h = 60 cm => h0 = h – a = 56 cm, A0 = 0.412 A = ; a = 1 - ; Fa = ; m = Bảng tính cốt thép DN1 Tính toán cốt đai chịu cắt : Kiểm tra kích thước dầm : K0Rnbh0 = 0.35x130x30x56 = 76440 daN > Qmax = 11962.98 daN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bêtông : k1Rkbh0 = 0.6x10x30x56 = 10080 daN < Qmax = 11962.98 daN => Bêtông không đủ khả năng chịu lực cắt nên cần phải tính cốt đai, cốt xiên cho dầm. Chọn cốt đai f6, số nhánh cốt đai n = 2. umax = cm utt = cm uct cm, chọn cho đoạn gần gối dầm. uct cm, chọn cho đoạn giữa dầm. Bố trí cốt đai : u = 150 mm trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tự. u = 250 mm trong đoạn giữa nhịp còn lại. Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên : qd = daN/cm Qdb = daN => Qdb = 22609.6 daN > Qmax = 11962.98 daN => Thỏa điều kiện cốt xiên nên không cần phải tính cốt xiên. 5.8.3. Tính dầm đáy 2 (DĐ2) : Sơ đồ truyền tải lên dầm đáy 2 : Sơ đồ tải trọng : - Tải trong : Do trọng lượng bản thân dầm : gd = bd(hd – hb)gn = 0.25 x (0.5 – 0.12) x 2500 x 1.1 = 261.25 daN/m Trọng lượng bản thành : gbt = gttx2.5 = 401 x 2.5 = 1002.5 daN/m Do bản đáy truyền vào có dạng tam giác được chuyển thành dạng phân bố đều tương đương : qtđ = = 3002.8 daN/m Tổng tải trọng phân bố lên DN2 : q = gd + gbt + qtđ = 261.25 + 1002.5 + 3002.8 = 4266.55 daN/m Xác đỉnh nội lực : Xét hai trường hợp : Trường hợp 1 : Tính cho thép nhịp. Liên kết hai dầu dầm đáy DĐ2 là liên kết khớp. Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment gối : Mgôi = 0.3Mmax = 0.3x4799.87 = 1439.96 daN.m Lực cắt : Qmax = daN Trường hợp 2 : Tính cho thép gối. Liên kết hai dầu dầm đáy DĐ2 là liên kết ngàm. Moment nhịp : Mmax = daN.m Moment gối : Mmax = daN.m Lực cắt : Qmax = daN Tính cốt thép : Dùng bêtông mác 300 có Rn = 130 (daN/cm2), thép AII có Ra =2800 (daN/cm2) Giả thiết : a = 4 cm Chiều cao dầm : h = 50 cm => h0 = h – a = 46 cm, A0 = 0.412 A = ; a = 1 - ; Fa = ; m = Bảng tính cốt thép DN1 Tính toán cốt đai chịu cắt : Kiểm tra kích thước dầm : K0Rnbh0 = 0.35x130x25x46 = 52325 daN > Qmax =6399.83 daN => Không cần thay đổi tiết diện dầm. Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bêtông : k1Rkbh0 = 0.6x10x25x46 = 6900 daN > Qmax = 6399.83 daN => Bêtông đủ khả năng chịu lực cắt nên không cần phải tính cốt đai cho dầm. Chọn cốt đai f6, số nhánh cốt đai n = 2, được bố trí theo cấu tạo. Bố trí cốt đai : u = 150 mm trong phạm vi 1/4 nhịp kể từ gối tự. u = 250 mm trong đoạn giữa nhịp còn lại. CHƯƠNG VI: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 6.1 : ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT : Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khảo sát là 48.0 m, nền đất tại đây được cấu taọ 5 lớp đất, theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau : 6.1.1. Lớp đất số 1 : Trên mặt lớp đất cát hạt vừa, màu vàng xám – trạng thái chặt vừa đến bời rơi; có bề dày tại H1 = 1.2 m, H2 = 1.7 m, H3 = 2.6 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 28.8 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.832 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.889 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.003 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 240 6.1.2. Lớp đất số 2 : Bùn sét lấn hữu cơ và ít cát màu xám đen, xám xanh đến xám nhạt, độ dẻo cao – trạng thái rất mềm, trị số chùy tiêu chuẩn N = 1. Lớp có bề dày H1 = 19.4 m, H2 = 18.9 m, H3 = 14.6m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 90.1 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.445 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.468 g/cm3 - Sức chịu nén đơn : Qu = 0.136 Kg/cm2 - Lực dính đơn vị : C = 0.073 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 4030’ 6.1.3. Lớp đất số 3 : Cát mịn lẫn ít sét, màu xám/ vàng nâu nhạt – trạng thái thay đổi từ chặt vừa đến bời rời, gồm hai lớp : Lớp 3a : Trạng thái chặt vừa, trị số chùy tiêu chuẩn N = 10 đến 15. Lớp có bề dày tại H2 = 2.0 m, H3 = 3.1 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 22.7 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.915 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.975 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.028 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 28030’ Lớp 3b : Trạng thái bời rời, trị số chùy tiêu chuẩn N = 4 đến 7. Lớp có bề dày tại H1 = 1.6 m, H3 = 2.1 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 27.8 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.842 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.901 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.027 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 250 6.1.4. Lớp đất số 4 : Sét lẫn bột và ít cát, màu xám nhạt vàng nâu, có độ dẻo cao – trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, trị số chùy tiêu chuẩn N = 9 đến 12. Lớp có bề dày tại H1 = 4.0 m, H2 = 3.8, H3 = 3.1 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 31.3 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.882 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.898 g/cm3 - Sức chịu nén đơn : Qu = 0.136 Kg/cm2 - Lực dính đơn vị : C = 0.149 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 130 6.1.5. Lớp đất số 5 : Cát vừa đến mịn lẫn bột, màu xám trắng, trạng thái thay đổi từ chặt vừa đến bời rời, gồm hai lớp : Lớp 5a : Trạng thái chặt vừa, trị số chùy tiêu chuẩn N = 11 đến 30. Lớp có bề dày tại H1 = 7.6 m, H2 = 16.7 m, H3 = 8.7 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 23.4 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.895 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.960 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.028 Kg/cm3 -Góc ma sát trong : j = 290 Lớp 5b : Trạng thái bời rời, trị số chùy tiêu chuẩn N = 5 đến 9. Lớp có bề dày tại H1 = 6.2 m, H2 = 4.9, H3 = 5.8 m với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 25.4 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.858 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g = 0.926 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.027 Kg/cm2 -Góc ma sát trong : j = 260 6.2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN : Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất được xác định theo tiêu chuẩn của ASTM, phân loại theo hệ thống phân loại thống nhất, được thống kê trong “Bảng tính chất cơ lý các lớp đất”. Tại thời điểm khảo sát (tháng 1-1999), mực nước ngầm được ghi nhận xuất hiện và ổn định ở độ sâu -1.0 m so với mặt đất hiện hữu. BẢNG TỔNG HỢP CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT Góc ma sát trong j 240 4030' 28030' 250 130 290 260 Lực dính C 0.003 0.073 0.028 0.027 0.149 0.028 0.027 Nén đơnQu kG/cm2 - 1.47 - - 0.42 - - Độ sệt B - 1.47 - - 0.42 - - Giới hạn chảy dẻo Chỉ số dẻo A Không dẻo 35.6 Không dẻo Không dẻo 25.8 Không dẻo Không dẻo GH dẻo Wd 37.8 20.5 GH nhão Wnh 73.4 46.3 Độ bảo hòa S % 87.7 96.7 85.6 87.1 96.4 84.8 84.7 Độ rỗng n % 46.7 70.8 41.4 46 46.5 42.4 44.4 Hệ số rỗng e 0.876 2.426 0.707 0.851 0.87 0.735 0.8 Tỷ trọng D 2.668 2.604 2.664 2.667 2.679 2.665 2.667 Dung trọng Đẩy nổi gđn 0.889 0.468 0.975 0.901 0.898 0.96 0.926 Khôâ gk 1.422 0.76 1.561 1.441 1.433 1.536 1.482 Ướt gw 1.832 1.445 1.915 1.842 1.882 1.895 1.858 Độ ẩmW % 28.8 90.1 22.7 27.8 31.3 23.4 25.4 Độ sâu m 1.8 17.6 2.55 1.85 3.63 11 5.63 Mô tả đất Cát vừa, màu vàng xám. Trạng thái chặt vừa đến bời rời. Bùn sét lẫn hữu cơ và ít cát, màu xám đen/xám xanh đến xám nhạt, đô dẻo cao. Trạng thái mềm. Cát mịn lẫn ít sét,màu xám vàng nâu nhạt. Trạng thái chặt vừa. Cát mịn lẫn ít sét,màu xám vàng nâu nhạt. Trạng thái bời rời. Sét lẫn bột và ít cát, màu xám nhạt/vàng nâu độ dẻo cao. Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Cát vừa đến mịn lẫn bột, màu xám trắng. Trạng thái chặt vừa. Cát vừa đến mịn lẫn bột, màu xám trắng. Trạng thái bời rời. Lớp đất 1 2 3a 3b 4 5a 5b CHƯƠNG VII : TÍNH MÓNG CỌC ÉP Ta lấy cặp nội lực nguy hiểm để tính móng cho khung trục C, gồm nội lực tại chân cột C22 và C26. 7.1. TÍNH MÓNG CHO CỘT C22 : 7.1.1. Tải trọng tác dụng lên móng : Ta lấy tổ hợp nội lực có những nội lực nguy hiểm để tính móng Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qxtu. Nội lực tại chân cột C22 Nmax T Mxtu T.m Mytu T.m Qxtu T Qytu T Giá trị tính toán 358.309 0.902 5.027 3.31 0.599 Giá trị tiêu chuẩn 311.573 0.784 4.371 2.778 0.521 7.1.2. Chiều sâu đặt đài cọc : Chọn mặt đất tính toán là mặt đất tự nhiên, vì lớp đất số 1 của hố khoan 2 có bề dày là 1.7 m < 3 m. Chọn hố khoan nay để tính móng cho công trình. 7.1.3. Chọn chiều sâu đặt đài cọc : Đài cọc đặt tại lớp đất số 2 có độ sâu là 20.6 m tính từ mặt đất hiện hữu. Chiều sâu đặt móng : hmin = 0.7tg(450-) = 0.7xtg(450-)x = > hmin = 1.98 m Chọn hm = 2 m Chọn chiều cao đài cọc sơ bộ là 1.1 m. Đài cọc được sử dụng bêtông mác 300, sử dụng cốt thép AII. 7.1.4. Chọn tiết diện cọc và chiều dài cọc : Chọn tiết cọc 30x30 cm. Mũi cọc cắm vào lớp đất số 3a một đoạn là 1.1 m là lớp cát mịn lẫn ít sét trạng thái chặt vừa. Cọc gồm 2 đoạn mỗi đoạn dài 9 m và được nối với nhau. Tổng chiều dài cọc là 18 m bao gồm cả đoạn cọc ngàm vào đài 0.1 m và đoạn đập đầu cọc 0.6 m. 7.2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ÉP BÊTÔNG CỐT THÉP : 7.2.1. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu : Pvl = mj(mRRbFb + RaFa) Trong đó: Pvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu. m : Hệ số điều kiện làm việc, chọn m =1. j : Hệ số uốn dọc, do cọc xuyên qua lớp bùn nên ta lấy hệ số uốn dọc theo Bảng 6.1 trang 106 sách “Hướng dẫn đồ án nền và móng” tác giả Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng. j = 0.59 mR : Hệ số điều kiện làm việc của bêtông, chọn mR = 1 Rb : Cường độ chịu nén của bêtông, Rb = 130 daN/cm2. Fb : Diện tích của bêtông. Fb = 30x30 =900 cm2 Cốt thép AII có Ra = 2800 daN/cm2 Chọn 4f18 có Fa = 10.18 cm2 = > Pvl = 1x0.59x(1x130x900 + 2800x10.18) = 85847.36 daN. 7.2.2. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền : Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (phụ lục A, TCXD 205 – 1998): Qa = Trong đó : Qtc = m(mRqpAp + u) Với : mR, mf : Hệ điều kiện lạm việc của đất tại mũi cọc và bên hông cọc. Tra bảng A.3, trang 56 trong TCXD 205-1998 có : mR = 1.0; mf = 1.0 Li : Chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. Ap,u : Diện tích và chu vi cọc. Ap = 30x30 = 900 cm2 u = 4x30 = 120 cm m : Hệ số điều kiện làm việc, chọn m = 1 qp : Cường độ chịu tải ở mũi cọc. fs : Cường độ chịu tải mặt bên của cọc. Với độ sâu cọc cắm vào lớp đất số 4 có H = 21.7 m, lớp cát mịn Tra bảng A.1, trang 55 trong TCXD 205 – 1998, có qp = 330.2 T/m2. Để tính fsi ta chia lớp đất thành từng lớp có bê dày Li = 2 m. Tra bảng A.2, trang 55 trong TCXD 205 – 1998. Bảng tính thành phần ma sát bên fs Lớp đất Phân lớp Li (m) Zi (m) Độ sệt B Fs (T/m2) 2 0 0 3.7 1.47 0.5 22.28 1 2 4.7 0.57 2 2 6.7 0.6 3 2 8.7 0.6 4 2 9.7 0.6 5 2 11.7 0.6 6 2 13.7 0.6 7 2 15.7 0.6 8 2 17.7 0.6 9 2 19.7 0.6 3a 10 2 21.7 Cát mịn 5.77 = > Qtc = 1x(1x330.2x0.09+1.2x22.28) = 56.454 T = 56454 daN. = > Qa = = 40.324 T Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (phụ lục B, TCXD 205 – 1998): Sức chịu tải cực hạn của cọc : Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp Trong đó : qp = 1.3cNc + ghNq + 0.4gdNg Lớp đặt mũi cọc là lớp đất số 3a có tính chất cơ lý đặc trưng như sau : - Độ ẩm : W = 22.7 % - Dung trọng tự nhiên : gw = 1.915 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi : g’ = 0.975 g/cm3 - Lực dính đơn vị : c = 0.028 Kg/cm2 - Góc ma sát trong : j = 28030’ Tra bảng 4.1 trang 137 sách “Nền Móng – Lê Anh Hoàng” ta có : Ng = 18.47 Nq = 16.09 Nc = 27.28 H = 21.7 = > qp = 1.3x0.028x27.28+0.975x21.7x16.09+0.4x0.975x0.3x18.47 qp = 343.58 T/m2 = > Qp = 343.58x0.3x0.3 = 30.922 (T) Lực chống cắt đơn vị : fsi = cai + s’zKstg(ja) Lớp đất số 2 : L1 = 16.9 m; Z1 = 12.15 m ja = 0.8j = 0.8x4.500 = 3.60 Ca = 0.8C = 0.8x0.073 = 0.058 Kg/cm2 Ks = 1.3(1-sinj) = 1.3x(1-sin4030’) = 1.2 Ưùng suất do trọng lượng bản thân tại giữa lớp đất thứ 2 s’Z1 = 0.889x1.7+10.45x0.468 = 6.402 T/m2 = > fs1 = 0.58 + 6.402x1.2xtg(3.60) = 1.063 T Lớp đất số 3a : L2 = 1.1 m; Z2 = 21.15 m ja = 0.8j = 0.8x28.50= 22.80 Ca = 0.8C = 0.8x0.028= 0.0224 Kg/cm2 Ks = 1.3(1-sinj) = 1.3x(1-sin28030’) = 0.68 Ưùng suất do trọng lượng bản thân tại giữa lớp đất thứ 3 s’Z2 = 0.889x1.7+18.9x0.468 + 0.6x0.975= 10.942 T/m2 = > fs1 = 0.224 + 10.942x0.68 xtg(22.80) = 3.352 T/m2 = > Qs = Asfs = u= 4.x0.3x(16.9x1.063+1.1x3.352) Qs = 25.982 T Sức chịu tải cho phép của cọc : Qa = = 32.782 T Với : FSs : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs = 1.5. FSp : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, FSp = 2. So sánh các trường hợp sức chịu tải cho phép ta có : Qa = min(Pvl; ) = min (85.847; 40.324; 32.782) Lấy giá trị sức chịu tải dọc trục của cọc theo cường độ đất nền : Qa = 32.782 T để tính. 7.2.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cho móng cột C22 : Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3d, khoảng cách từ tim cọc này đến tim cọc kia là 3x300 = 900 mm. Ứng suất trung bình dưới đế đài : stb = = 40.472 T/m2 Dung trọng trung bình của đài và dất trên đài : gtb = 2 T/m3 Diện tích đài cọc đượ xác định sơ bộ như sau : Fb = = 10.8m2 Trọng lượng đài và lớp đất phủ trên đài được xác định sơ bộ như sau : 1.1x10.8x2x3.7 = 87.91 (T) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ : 358.309+87.91 = 446.219 (T) Số lượng cọc : = 16 cọc 7.2.4. Kiểm tra lực tác dụng lên cọc : Diện tích đài cọc thực tế : Fđ = 3.3x3.3 = 10.89 m2 Trọng lượng đài và lớp đất phủ trên đài được xác định thực tế : Nđ = nFđgtbhm = 1.1x10.89x2x3.7 = 88.645 T Lực dọc tíng toán xác định đến cốt đáy đài : N0tt = Ntt + Nđ = 358.309+88.645 = 446.954 T Momen tại đáy đài : = 0.902+0.599x1.1 = 1.561 T.m = 5.027+3.31x1.1 = 8.668T.m Tải trọng tác dụng lên cọc : Pmax,min = Trong dó : n : Số lượng cọc trong đài ymax, xmax : Khoảng cách tính từ trục của các cọc chịu nén lớn nhất đến trục đi qua trọng tâm đài : ymax = xmax = 1.35 m xi, yi : Khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài = 4x0.452 + 4x1.352 + 4x(-0.45)2 + 4x(-1.35)2 = 16.2 m = 4x0.452 + 4x1.352 + 4x(-0.45)2 + 4x(-1.35)2 = 16.2 m = > Pmax = = 28.787 T < Qa = 32.782 T(thỏa) = > Pmin = = 27.082 T > 0, không cần kiểm tra điều kiện cọc chịu nhổ. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực. 7.2.5. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc : 7.2.5.1. Kích thước móng khối quy ước : Góc ma sát trong trung bình của móng khối quy ước : 5.96 = 5058’ Trong đó : ji : Góc ma sát trong của lớp đất thứ i. li : Chiều dài lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua. Góc mở quy ước : a = 1.49 Chiều dài của móng khối quy ước : am = a + 2lctga = 3+2x18x0.026 = 3.94 m Chiều rộng của móng khối quy ước : bm = b + 2lctga = 3+2x18x0.026 = 3.94 m Trong đó : a, b : Khoảng cách mép ngoài của hai cọc biên lc : Chiều dài đoạn cọc Diện tích của đáy khối móng quy ước : Fqu = 3.94x3.94 = 15.524 m2 7.2.5.2. Trọng lượng của khối móng quy ước : Trọng lượng đất phủ trên đài : = 1.1x15.524x3.7x2 = 126.333 T Trọng lượng toàn bộ cọc trong móng từ đáy đài cho đến mũi cọc : = 16x0.3x0.3x17.3x2.5 = 62.1 T Trọng lượng đất từ đáy đài đến mũi cọc : = (15.324 – 16x0.3x0.3)x(16.9x0.468+1.1x0.975) = 124.702 T Trọng lượng của khối móng quy ước : = 126.333+62.1+124.702 = 313.132 T 7.2.5.3. Nội lực tiêu chuẩn gây ra tai móng khối quy ước : = 0.784+0.521x18 = 10.162 T.m = 4.371+2.778x18 = 54.375 T.m = 311.573+313.132 = 624.705 T Độ lệch tâm e : = 0.0163 m = 0.087 m Áp lực tiêu chuẩn của đất dưới móng khối quy ước : Trong đó : m1 = 1.2, m2 = 1.3 : Hệ số làm việc của đất nềnvà công trình. ktc = 1 : các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm. hm : Chiều cao móng khối quy ước. Lớp đất dưới móng khối quy ước là lớp đất 3a có các chỉ tiêu cơ lý như sau: - Dung trọng đẩy nổi : g’ =0.975 g/cm3 - Lực dính đơn vị : c =0.028 Kg/cm2 - Góc ma sát trong : j = 28030’ Tra bảng 1.1 trang 8 sách “Nền và Móng” tác giả Lê Anh Hoàng, ta có : A = 1.02 B = 5.08 D = 7.53 g = g’ = 0.975 g/cm3 = 0.499 g/cm3 = > = 95.214 T/m2 = > 1.2Rtc = 1.2x95.214 = 114.257 T/m2 Ưùng suất dưới đáy móng khối quy ước : = 46.572 T/m2 = 33.911 T/m2 = 40.241 T/m2 Điều kiện kiểm tra ổn định đất nền dưới mũi cọc : smax = 46.572 T/m2 < 1.2Rtc = 114.257 T/m2 smin = 33.911 T/m2 > 0 stb = 40.241 T/m2 < Rtc = 95.214 T/m2 Các điều kiện đã thỏa, nên ta có thể tiến hành tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 7.2.5.4. Tính lún dưới mũi cọc : Để tính lún ta dùng tiêu chuẩn để tính toán Chia lớp đất ở dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp có chiều dày hi = 1 m. Việc tính lún tiến hành đến độ sâu tại đó có Trọng lượng riêng của các lớp đất và bêtông phía trên đáy móng khối quy ước : = 0.93 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối quy ước : = 40.241 – 20.181 = 20.06 T/m2 Ứng suất bản thân tại mũi cọc : = 20.181 T/m2 Ứng suất gây lún tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số sau : Trị số k0 tra bảng 1.21, trang 30, sách “Nền và Móng” của tác giả Lê Anh Hoàng. Bảng tính kết quả độ lún móng cọc Điểm Z(m) lm/bm Z/bm K0 T/m2 T/m2 T/m2 0 0 1 0 1 20.06 20.181 1 0.9 1 0.23 0.936 18.776 20.938 19.418 2 1.9 1 0.48 0.724 14.523 21.836 16.65 3 2.9 1 0.74 0.498 9.99 22.734 12.257 4 3.9 1 0.99 0.346 6.941 23.632 8.466 5 4.7 1 1.2 0.26 5.216 24.35 6.079 6 5.7 1 1.45 0.245 4.915 25.31 5.066 7 6.7 1 1.7 0.145 2.909 26.27 3.912 8 7.7 1 1.95 0.092 1.846 27.23 2.378 Tại lớp đất thứ 6 ta có = > Hcn = 5.7 m. Độ lún : S = ; Ta có : E = 32.872 Kg/cm2 = 328.72 T/m2 Để tính lún cho móng cọc ta điều chỉnh môđun biến dạng của đấth bằng cách nhân thêm hệ số m. Ta có : e = 0.812 = > m = 3.38 = > Edc = 328.72x3.38 = 1112 T/m2 b = 0.8 = > S = x(0.9x19.418+16.65+12.257+8.466+6.079*0.8+5.066) = > S = 0.047 m = 4.7 cm < Sgh = 8 cm, thỏa yêu cầu về độ lún. 7.2.6. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài : 7.2.6.1. Kích thước tháp xuyên thủng : Tiết diện cột : 40x40 cm Chiều cao đài : hđ = 1.1 m Chiều cao làm việc của đài : h0 = 1.1-0.1 = 1 m Kích thước đáy tháp xuyên thủng : A1 = 0.4+2x1 = 2.4 m B1 = 0.4+2x1 = 2.4 m 7.2.6.2. Kiểm tra xuyên thủng : Lực tác dụng lên các cóc biên : P1 = Pmax = 28.787 T P4 = Pmin = 27.082 T P2 = 28.167 T P3 = 27.702 T Lực xuyên thủng : Pxt = 28.787+27.082+28.167+27.702 = 111.738 T Lực chống xuyên thủng : Pcx = 0.75Rkhđ(bc+hđ) = 0.75x10x110x(40+110) = 123750 daN Pcx = 123.75 T > Pxt = 111.738 T Vậy thỏa điều kiện chống xuyên thủng. 7.2.6.3. Tính cốt thép cho đài cọc : Sơ đồ tính : Momen với mặt cắt ngàm A-A : Mmax = 4x28.787x1.15+28.167x0.25x4 = 160.587 T.m A = = 0.037 a = 1 - = 0.038 = > Fa = = 58.22 cm2 = > Chọn 23f18 a = 140 mm (có Fa = 58.535 cm2) Momen với mặt cắt ngàm B-B : Mmax = 111.738x1.15+111.738x0.25 = 156.433 T.m A = = 0.036 a = 1 - = 0.037 = > Fa = = 56.69 cm2 = > Chọn 22f18 a = 150 mm (có Fa = 55.99 cm2) 7.2.7. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và cẩu lắp : 7.2.7.1. Khi vận chuyển : Xác địng vị trí đặt móc cẩu : a = 0.207L = 0.207x9 = 1.863 m Trọng lượng bản thân cọc : q = 1.1x0.3x0.3x2.5 = 0.248 T/m Mômen lớn nhất tại gối và nhịp : Mg = Mnh = 0.043qL2 = 0.043x0.248x92 = 0.864 T.m 7.2.7.2. Khi dựng cọc : Xác địng vị trí đặt móc cẩu : a = 0.2929L = 0.2929x9 = 2.636 m Mômen lớn nhất tại gối và nhịp : Mg = Mnh = 0.086qL2 = 0.043x0.248x92 = 1.728 T.m Ta có : A = = 0.061 a = 1 - = 0.063 = > Fa = = 2.369 cm2 Vậy Fach = 10.18 cm2 > Fatt = 2.369 cm2 nên cốt thép chọn ban đầu đủ khả năng chịu lực. Tính thép móc cẩu : Tải trọng một móc cẩu phải chịu : P = 0.5nql = 0.5x1.2x0.248x9 = 1.339 T Diện tích cốt thép dùng làm móc cẩu : = 0.48 cm2 Chọn 1f16 có Fa = 2.01 cm2 bó trí cho tất cả các vị trí đặt móc cẩu. 7.3. TÍNH MÓNG CHO CỘT C26 : 7.3.1. Tải trọng tác dụng lên móng : Ta lấy tổ hợp nội lực có những nội lực nguy hiểm để tính._.