CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH I. GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH. Phương án kết cấu tổng thể của công trình được chọn như sau: 1. Lựa chọn vật liệu: Chọn bê tông cốt thép làm vật liệu chính cho kết cấu công trình.
Bê tông cốt thép là vật liệu đã và đang được dùng phổ biến ở nước ta trong xây dựng nhà thấp tầng và cao tầng. - Ưu điểm: + Có khả năng sử dụng vật liệu địa phương (ximăng, cát, đá, sỏi), tiết kiệm thép. + Có khả năng chịu tốt các loại tải trọng rung động. + Bền với môi trường và nhiệt độ, không tốn kém chi phí bảo dưỡng + Có thể tạo được hình dáng kết cấu đa dạng, đáp ứng yêu cầu kiến trúc.
- Nhược điểm: + Trọng lượng bản thân lớn. + Cách âm, cách nhiệt kém. + Thi công tại chỗ phức tạp hơn & chịu ảnh hưởng của thời tiết - Ứng dụng: Với các đặc tính ưu điểm trên & khả năng khắc phục các nhược điểm, kết cấu bê tông cốt thép đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam hiện nay, nó thường được dùng cho công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi…Nhà dưới 15 tầng thì dùng kết cấu bê tông cốt thép có lợi hơn kết cấu thép. Thông số vật liệu sử dụng: Do yêu cầu cường độ cao cho kết cấu nhà thấp tầng cũng như nhà cao tầng, chọn bê tông B20.
*) Bê tông B20: - Cường độ chịu nén dọc trục: Rb = 11,5 MPa = 115 daN/cm2 - Cường độ chịu kéo dọc trục: Rbt = 0,9 MPa = 90 daN/cm2 - Mô đun đàn hồi: Eb = 27×103 MPa = 27×104 daN/cm2 *) Thép: - Thép có đường kính Φ < 10 (mm) sử dụng thép nhóm AI: SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 15 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Cường độ chịu kéo – cốt thép dọc: Rs = 2250 daN/cm2 + Cường độ chịu kéo – cốt thép ngang: Rsw = 1750 daN/cm2 + Cường độ chịu nén: Rsc = 2250 daN/cm2 + Mô đun đàn hồi : Es = 21×105 daN/cm2 - Thép có đường kính Φ >= 10 (mm) sử dụng thép nhóm AII: + Cường độ chịu kéo – cốt thép dọc: Rs = 2800 daN/cm2 + Cường độ chịu kéo – cốt thép ngang: Rsw = 2250 daN/cm2 + Cường độ chịu nén: Rsc = 2800 daN/cm2 + Mô đun đàn hồi : Es = 21×105 daN/cm2 1. LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU: 1. Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu chính: Căn cứ theo thiết kế ta chia ra các giải pháp kết cấu chính ra như sau: 1. Hệ kết cấu chịu lực: Việc lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực của công trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao, điều kiện địa chất thủy văn, bản đồ phân vùng động đất, quy hoạch kiến trúc công trình… Các kết cấu chịu lực cơ bản của công trình bao gồm: + Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm… + Cấu kiện phẳng: tường, hệ lưới dạng dàn, tấm, sàn phẳng hoặc có sườn… + Cấu kiện không gian: lõi cứng, lưới hộp… Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng và truyền chúng xuống đất.
Nó được tạo thành từ một hoặc nhiều loại cấu kiện cơ bản trên. Chúng được phân chia thành các nhóm: + Hệ cơ bản: hệ khung (I), hệ tường (II), hệ lõi (III), hệ hộp (IV) + Hệ hỗn hợp được tạo thành từ sự kết hợp hai hoặc nhiều hệ cơ bản: hệ khung lõi, khung tường, khung vách, lõi hộp, khung lõi tường, khung tường hộp… Mỗi giải pháp kết cấu phải phù hợp với đặc tính kiến trúc, công năng, kỹ thuật, địa chất…của công trình. Thông thường hệ kết cấu tường chịu lực được áp dụng đối với các công trình có chiều cao nhỏ, tải trọng tác dụng không lớn. Hệ kết cấu lõi phổ biến trong các nhà cao tầng có bố trí hệ thống thang máy vào trong các lõi.
Hệ kết cấu hộp tỏ ra phù hợp với các công trình có chiều cao rất SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 16 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lớn. Hệ kết cấu khung được áp dụng phổ biến đối với các công trình có chiều cao vừa & nhỏ (dưới 20 tầng). Tuy nhiên trong thực tế, hệ kết cấu được sử dụng được thiết kế tổ hợp các kết cấu cơ bản để phát huy được tối đa các ưu điểm và hạn chế nhược điểm, phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật của công trình. Căn cứ vào bản vẽ thiết kế kiến trúc, căn cứ vào các phân tích ưu nhược điểm của từng hệ kết cấu trên đây, chọn sử dụng hệ kết cấu khung chịu lực.
Hệ khung bao gồm các hàng cột, dầm (liên kết với sàn) bố trí theo các trục chính vừa chịu tải trọng ngang và tải trọng đứng tương ứng với diện chịu tải của nó. Phương án kết cấu sàn: Ta sẽ lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối có bản kê bốn cạnh. Là phương án trong đó hệ dầm được đỡ trực tiếp bởi các cột. - Ưu điểm: Chiều dày sàn bé, tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn.
Khả năng chịu lực tốt, thuận tiện cho bố trí mặt bằng. Tính toán đơn giản, tiêu chuẩn hướng dẫn rõ ràng. - Nhược điểm: Hệ dầm chiếm không gian. LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU 1.
Lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện 1.2 - Chọn kích thước tiết diện cột: Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức 𝑘𝑁 A=. 𝑅𝑏 + Rb: cường độ tính toán của bêtông, giả thiết bê tông dựng có cấp độ bền B20: R b 11,5 MPa 115 kG / cm 2 + K: hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men. K = 1,0 ÷ 1,5 + N: lực nén lớn nhất tác dụng lên chân cột: N S q n + S: diện chịu tải của cột. + n: số tầng nhà.
+ q: tải trọng sơ bộ tính trên 1 m2 sàn ( lấy q = 1 T/m2 đối với nhà dân dụng)\ - Sơ đồ diện tích chịu tải của cột điển hình ( xét trục 7 ): SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 17 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Xác định sơ bộ tiết diện cột trục B: Ta có diện chịu tải lớn của cột trục B : Sb = 3,6.819 Ta có diện tích yêu cầu: Ayc = = (712 ÷ 1068) 1,15 Chọn sơ bộ tiết diện cột : bxh = 22x40 = 880 cm2 1.2 Xác định sơ bộ tiết diện cột trục C: Ta có diện chịu tải lớn của cột trục C : Sb = 3,6.630 Ta có diện tích yêu cầu: Ayc = = (547 ÷ 821) 1,15 SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 18 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chọn sơ bộ tiết diện cột : bxh = 22x40 = 880 cm2 Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về an toàn và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục C bằng với cột trục B là (bxh = 22x40 cm) 1.3 Xác định sơ bộ tiết diện cột trục A: Ta có diện chịu tải lớn của cột trục A : Sb = 3,6.234 Ta có diện tích yêu cầu: Ayc = = (203 ÷ 305) 1,15 => Diện tích cột trục A khá nhỏ để thuận tiện cho việc chọn ván khuôn ta chọn sơ bộ tiết diện cột: bxh = 22x22 = 484 cm2 > 305 cm2. Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột như sau: + cột trục B và C có kích thước bc x hc = 22 x 40 (cm) cho cột tầng 1, 2 và tầng 3. bc x hc = 22 x 35 (cm) cho cột tầng 4, 5 + Cột trục A có kích thước bcxhc = 22x22 cm từ tầng 1 lên tầng 5. Chọn sơ bộ tiết diện dầm 1 Công thức chọn sơ bộ : hd ld md Trong đó: md = (812) với dầm chính md = (1220) với dầm phụ.
Bề rộng: b = (0,3-0,5) hd *Dầm chính: -Nhịp dầm l= 7m.7 = 58~ 87 cm; chọn h = 60cm. 8 12 8 12 Chọn chiều cao dầm : hd =0,6 (m) ,bề rộng dầm bd 0,22 (m) Vậy kích thước dầm chính theo nhịp lớn 7 m là : bxh =22x60cm (D1) -Nhịp dầm hành lang l= 2,6m.2,6 = 21~ 30cm chọn h = 30cm. 8 12 8 12 Chọn hd = 0,3 m và bề rộng dầm bd = 0,22 m SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 19 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kích thước dầm hành lang là : bxh =22x30cm. (D2) *Dầm phụ: -Nhịp dầm là L= 3,6m.3,6= 18 ~ 30 cm; chọn h = 30cm 12 20 12 20 Chọn chiều cao dầm : hd =0,3(m) ,bề rộng dầm bd 0,22 (m) Kích thước dầm 3,6m là : bxh =22x30cm (D3) -Dầm khu vệ sinh hvs =30 cm; bd = 22cm.
Chiều dày sàn: - Chiều dày bản sàn có thể xác định sơ bộ theo công thức: D hb L1 hmin m - Trong đó: hb : chiều dày bản sàn m: hệ số phụ thuộc vào loại bản, bản kê bốn cạnh: m = 40-45 L1: chiều dài cạnh ngắn của ô bản lớn nhất hmin : chiều dày tối thiểu của bản sàn, đối với sàn nhà dân dụng thì hmin=5cm. D: hệ số phụ thuộc tải trọng, D= 0,8- 1,4 - m : Hệ số phụ thuộc vào loại bản, bản dầm m = (3035 ), bản kê m=(4045 ), bản công xôn m = (1018 ). - Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn ta phân các ô sàn ra làm 2 loại: - Các ô sàn có tỷ số các cạnh L2/L1 ≤ 2 ô sàn làm việc theo 2 phương (thuộc loại bản kê ). - Các ô sàn có tỷ số các cạnh L2/L1 2 ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm).
Lấy m = 43, D= 1,1, và L1 = 3600(mm) 1,1 Lúc đó ta có : hb x3600 92(mm) 43 → Chọn chiều dày của sàn là : 100(mm) SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 20 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP d. Chọn kích thước tường xây - Tường bao: Được xây chung quanh nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên ta chọn xây tường 220mm bằng gạch rỗng M75, và được trát dày 2×1,5 cm 2. Mặt bằng kết cấu sàn tầng điển hình SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 21 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: TRỊNH TRUNG DŨNG – MSV:1612104004 – LỚP: XD2001D 22 Luan van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II - THIẾT KẾ BẢN SÀN TẦNG 3 I.