CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1. PHƯƠNG ÁN SÀN Trong công trình hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc không gian của kết cấu.Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý là rất quan trọng. Do vậy,cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phương án phù hợp với kết cấu của công trình. Phương án sàn sườn toàn khối: Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.
− Ưu điểm: Tính toán đơn giản, chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật liệu bê tông và thép, do vậy giảm tải đáng kể do tĩnh tải sàn. Hiện nay đang được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú công nhân lành nghề, chuyên nghiệp nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ, tổ chức thi công. − Nhược điểm: chiều cao dầm và độ võng của bản sàn lớn khi vượt khẩu độ lớn dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn gây bất lợi cho công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu nhưng tại các dầm là các tường phân cách tách biệt các không gian nên vẫn tiết kiệm không gian sử dụng. Phương án sàn ô cờ: Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương,chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m.
− Ưu điểm: 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 tính thẩm mĩ cao và không gian sử dụng lớn; hội trường, câu lạc bộ. − Nhược điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần bố trí thêm các dầm chính.Vì vậy,nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải cao để giảm độ võng. Phương án sàn không dầm(sàn nấm): Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột.
− Ưu điểm: Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình. Tiết kiệm được không gian sử dụng,dễ phân chia không gian. Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6-8m). Kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình hiện đại.
VŨ TRUNG SƠN Trang 8 KHOA: XÂY DỰNG − Nhược điểm: Tính toán phức tạp, chiều dày sàn lớn nên tốn kém vật liệu, tải trọng bản thân lớn gây lãng phí. Yêu cầu công nghệ và trình độ thi công tiên tiến. Hiện nay, số công trình tại Việt Nam sử dụng loại này còn hạn chế. Kết luận: Căn cứ vào: − Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng − Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên.
− Mặt khác, dựa vào thực tế hiện nay Việt nam đang sử dụng phổ biến là phương án sàn sườn Bê tông cốt thép đổ toàn khối. Do vậy, lựa chọn phương án sàn sườn bê tông cốt thép đổ toàn khối cho các tầng. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC: Công trình: ''NHÀ Ở CHO NGƯỜI CÓ THU NHẬP THẤP TP THÁI BÌNH" gồm 5 tầng không có tầng hầm. Như vậy có 2 phương án hệ kết cấu chịu lực hiện nay hay dùng có thể áp dụng cho công trình: 1.
Hệ kết cấu khung-giằng (khung và vách cứng): − Hệ kết cấu khung-giằng được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thồng khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. Hai hệ thống khung liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn. − Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng.
Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà cao đến 40 tầng được thiết kế cho vùng có động đất cấp 7. Hệ kết cấu khung chịu lực: − Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) liên kết cứng tại các nút. Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt, thích hợp với các công trình công cộng. Hệ thống khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn.Trong thực tế kết cấu khung BTCT được sử dụng cho các công trình có chiều cao số tầng nhỏ hơn 20m đối với các cấp phòng chống động đất 7.
− Tải trọng công trình được dồn tải theo diện tích truyền về các khung phẳng, coi chúng chịu tải độc lập. Cách tính này chưa phản ánh đúng sự làm việc của khung, lõi nhưng tính toán đơn giản, khá an toàn, thích hợp với công trình có mặt bằng dài. VŨ TRUNG SƠN Trang 9 KHOA: XÂY DỰNG − Qua xem xét đặc điểm của hệ kết cấu chịu lực trên,áp dụng đặc điểm của công trình , yêu câu kiến trúc với thời gian và tài liệu có hạn em lựa chọn phương pháp tính kết cấu cho công trình là hệ kết cấu khung chịu lực. VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÔNG TRÌNH: Để việc tính toán được dễ dàng, tạo sự thống nhất trong tính toán kết cấu công trình, toàn bộ các loại kết cấu dùng: − Bê tông cấp độ bền B20 có Rb = 11,5 MPa=1,15 kN/cm2, Rbt = 0,9 Mpa =0,09 kN/cm2, − Cốt thép nhóm CI có Rs = 225 Mpa =22,5 kN/cm2, CII có Rs = 280Mpa =28 kN/cm2, Các tài liệu,tiêu chuẩn sử dụng trong tính toán kết cấu: TCVN 5574-2012 Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737-1995 Chương trình ETABS Giáo trình “Khung bê tông cốt thép toàn khối” của PGS.TS Lê Bá Huế chủ biên SVTH : 1.
VŨ TRUNG SƠN Trang 10 KHOA: XÂY DỰNG CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH: 2. LẬP MẶT BẰNG KẾT CẤU SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH Các tầng có cơ cấu như nhau là tầng 2, 3, 4, 5 tương ứng với các cao độ sàn là +3. Nhiệm vụ được giao là tính toán và bố trí cốt thép cho sàn tầng 2 ở cao độ +3.600 Mặt bằng phân chia ô sàn tầng 2 2. SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN: 2.
Chọn chiều dày bản sàn Chiều dày của sàn xác định sơ bộ theo công thức : h s = D l / m trong đó : m = 30- 35 cho bản 1 nhịp của bản m = 40- 45 cho bản liên tục D = 0,8 - 1,4 phụ thuộc vào tải trọng Xét các ô sàn: Dựa vào kích thước các cạnh của bản sàn trên mặt bằng kết cấu 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 4 cạnh). − Các ô sàn có tỷ số các cạnh l2/l1 >2 ô sàn làm việc theo 1 phương (thuộc loại bản dầm) SVTH : 1. VŨ TRUNG SƠN Trang 11 KHOA: XÂY DỰNG Bảng 2. phân loại các ô sàn Ô sàn L1(m) L2(m) L2 / L1 Loại sàn S1 3.53 Bản kê Do có nhiều ô bản có kích thước và tải trọng khác nhau dẫn đến có chiều dày bản sàn khác nhau, nhưng để thuận tiện thi công cũng như tính toán ta thống nhất chọn một chiều dày bản sàn.
Chọn ô sàn S1 có kích thước L1=3,9m, L2=5,5m (xem bản vẽ kết cấu) là bản kê 4 cạnh, làm việc theo 2 phương. Chọn D = 1, m = 40 - 45, ta có chiều dày sàn: 1 1 hs = ÷ ×390= ( 9,8÷8,7 ) cm 40 45 Do sàn của công trình có ý nghĩa rất quan trọng và theo yêu cầu đặc điểm kiến trúc của nên ta chọn chiều dày bản công trình là h b=10cm 2. Chọn kích thước tiết diện dầm Căn cứ vào các điều kiện kiến trúc, bước cột và công năng sử dụng của công trình ta sẽ lựa chọn sơ bộ kích thước dầm như sau. Chiều cao dầm 1 Chọn theo công thức: hd = ld md Trong đó ld = là nhịp của dầm.
1 1 hd = ld đối với dầm chính. 8 12 1 1 hd = ld đối với dầm phụ 12 20 Vậy: * Với dầm khung nhịp 5,5m → h = ( 688 458) mm ⇒ Chọn h = 500 * Với dầm khung nhịp 1,8m SVTH : 1. VŨ TRUNG SƠN Trang 12 KHOA: XÂY DỰNG → h = ( 225 150) mm ⇒ Chọn h = 350 * Với dầm dọc nhịp 3,9 m → h = ( 488 325) mm ⇒ Chọn h = 350 * Với dầm dọc nhịp 3,3m → h = ( 413 275) mm ⇒ Chọn h = 350 * Với dầm vệ sinh nhịp 2,4m → h = ( 200 120) mm ⇒ Chọn h = 350 * Với dầm vệ sinh nhịp 2,3m → h = (192 115) mm ⇒ Chọn h = 350 b. Bề rộng của dầm Bề rộng b của dầm chọn trong khoảng b = (0.5) h Căn cứ theo chiều cao, theo yêu cầu cấu tạo và thuận tiện cho việc thi công ta chọn bề rộng các dầm là 22cm, dầm ngăn dọc vệ sinh chọn và lôgia chọn 150 2.
Xác định sơ bộ kích thước cột Diện tích chịu tải của các cột: Diện tích cột sơ bộ của cột được chọn theo công thức: N Ayc = ( 1,2 1,5) Rb Trong đó : Rb=11,5Mpa =1,15kN/cm2 Ta có thể tính sơ bộ N: N = A. VŨ TRUNG SƠN Trang 13 KHOA: XÂY DỰNG q = 10kN/m2 là tải trọng sơ bộ chọn trên 1m 2 sàn chịu lực ( gồm tĩnh tải (sàn, các lớp lót, gạch ) hoạt tải sàn n =5 là số tầng nhà N = 14,24 105 = 761 kN 761 AYC = (1,2 1,5) = ( 794,35 1035) cm2 1,15 Chọn kích thước tiết diện cột giữa là: 2250 (cm) với các tầng 1-2 và giảm xuống còn 2245 (cm) với tầng 3,4 và 2240 (cm) tầng 5. Với cột biên hành lang ta chọn tiết diện 22x22 (cm) với tất cả các tầng l *Kiểm tra điều kiện ổn định của cột: b = o o b Với cột 1 đầu ngàm, 1 đầu khớp có l0 = lcot = 0.7 lcot ; o = 30 Chọn cột tầng 1, với giả thiết khung được ngàm ở mặt móng, cách cao độ tự nhiên một đoạn là -1,2m lt = Htan g1 + 1,2 = 3,6 + 1,2 = 4,8(m) l 0,7 4,8 b = o = = 15,27 o = 30. b 0,22 Các cột đã chọn đảm bảo ổn định theo cả 2 phương 2.
Tĩnh tải sàn a. Tĩnh tải sàn tầng áp mái và máng nước: Cấu tạo bản sàn: Xem bản vẽ Kiến trúc, kết quả ghi ở các bảng sau: Bảng 2.