Chương 2: Cơ sở tính toán

Chương 2: Cơ sở tính toán. 1. Hồ sơ kiến trúc công trình 2. Tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng trong tính toán: (Tất cả các cấu kiện trong công trình điều đ•ợc tính theo tiêu chuẩn Việt nam).  TCVN 2737 – 1995(Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế)  TCVN 5574 – 1991(Kết cấu BTCT – Tiêu chuẩn thiết kế)  TCVN 5575 – 1991(Kết cấu Thép – Tiêu chuẩn thiết kế)  TCXD 45 – 78(Nền, Nhà và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế) 3. Vật liệu xây dựng:  Bê tông móng và thân công trình M200#  Rn=90 kG/cm2; Rk=7,5 kG/cm2  Cốt thép CI cho các loại thép có đ•ờng kính nhỏ hơn 10: Ra=2000 kG/cm2; Rax=1600 kG/cm2  Cốt thép CII cho các loại thép có đ•ờng kính lớn hơn hoặc bằng 10: Ra=2600kG/cm2; Rax=1800 kG/cm2  T•ờng ngăn t•ờng bao che xây gạch đặc dầy 110 hoặc 220 tùy vào kiến trúc bằng vữa XM M75#  Mái chống thấm và chống nóng bằng BTGV và lát gạch lá nem. II. Lập mặt bằng kết cấu 1 . Lựa chọn giải pháp kết cấu a. Các giải pháp kết cấu: Theo các dữ liệu về kiến trúc nh• hình dáng. chiều cao nhà, không gian bên trong yêu cầu thì các giải pháp kết cấu có thể là: - Hệ t•ờng chịu lực. Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các t•ờng phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm t•ờng qua các bản sàn. Các t•ờng cứng làm việc nh• các công xon có chiều cao tiết diện lớn. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều cao không lớn và yêu cầu về không gian bên trong không cao (không yêu cầu có không gian lớn bên trong). - Hệ khung chịu lực. Hệ này đ•ợc tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liên kết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút. Các khung phẳng liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung không gian. Hệ kết cấu này khắc phục đ•ợc nh•ợc điểm của hệ t•ờng chịu lực . b. Lựa chọn hệ kết cấu cho công trình: Qua phân tích một cách sơ bộ nh• trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ bản của nhà đều có những •u, nh•ợc điểm riêng. Đối với công trình này, do công trình có công năng là lớp học nên yêu cầu có không gian linh hoạt, cần có không gian rộng rãi nên giải pháp dùng hệ t•ờng chịu lực là khó đáp ứng đ•ợc. Nên dùng hệ khung chịu lực. c. Chọn giải pháp kết cấu sàn Thông th•ờng có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn s•ờn, sàn ô cờ + Với sàn nấm: Khối l•ợng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối l•ợng công trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối l•ợng cũng vì thế mà tăng lên. Ngoài ra d•ới tác dụng của gió động và động đất thì khối l•ợng tham gia dao động lớn  Lực quán tính lớn Nội lực lớn làm cho cấu tạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu quả về mặt giá thành cũng nh• kiến trúc . - Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao nhà sẽ có số tầng lớn hơn. Tuy nhiên để cấp n•ớc và cấp điện điều hoà ta phải làm trần giả nên •u điểm này không có giá trị cao. + Với sàn s•ờn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối l•ợng bê tông khá nhỏ Khối l•ợng dao động giảm Nội lực giảm Tiết kiệm đ•ợc bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nên chuyển vị ngang sẽ giảm tạo tâm lí thoải mái cho ng•ời sử dụng. Qua phân tích, so sánh các ph•ơng án trên chọn ph•ơng án dùng sàn s•ờn. Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, Giải pháp kết cấu đã lựa chọn và tải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt bằng kết cấu cho các sàn. Mặt bằng kết cấu đ•ợc thể hiện trên các bản vẽ KC 01 và KC 02. 2. Chọn sơ bộ kích th•ớc tiết diện dầm cột khung. a. Chọn tiết diện dầm khung:  Dầm khung l=2,1m (nhịp AB) - Chiều cao dầm nhịp AB: 1 1 1 1 2,1 (0,2625 0,175) 8 12 8 12d h L m                 Chọn hd = 300. 1 1 1 1 300 150 75 2 4 2 4d d b h                 Chọn bd = 220.  b  h = 220  300. Trọng l•ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: g1=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3=2 10 kG/m  Dầm khung l=6,9 m (nhịp BC) - Chiều cao dầm nhịp BC: 1 1 1 1 6,9 (0,8625 0,575) 8 12 8 12d h L m                 Chọn hd = 700. 1 1 1 1 600 300 150 2 4 2 4d d b h                 Chọn bd = 220.  b  h = 220  700. Trọng l•ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: g2=0,22x0,70x2500x1,1+(0,7+0,7+0,22)x0,015x1800x1,3=4 80 kG/m b. Chọn tiết diện dầm dọc:  Dầm D1, D2, D3: l=4,2m - Chiều cao dầm: 1 1 1 1 4,2 (0,35 0,23) 12 18 12 18d h L m                 Chọn hd = 300. 1 1 1 1 300 150 75 2 4 2 4d d b h                 Chọn bd = 220.  b  h = 220  300. Trọng l•ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: gdp1=0,22x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,22)x0,015x1800x1,3= 210 kG/m  Dầm D4, D5 là dầm bo nhịp 4,9 m - Chiều cao dầm: 1 1 1 1 4,9 (0,4 0,27) 12 18 12 18d h L m                 Chọn hd = 300. 1 1 1 1 300 150 75 2 4 2 4d d b h                 Chọn bd = 110.  b  h = 110  300. Trọng l•ợng cho 1m dài dầm kể cả lớp trát: gdp2=0,11x0,30x2500x1,1+(0,3+0,3+0,11)x0,015x1800x1,3= 112 kG/m c. Chọn tiết diện sàn: Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: l m D hb . Với bản kê 4 cạnh, bản liên tục lấy m = 45 . Với tải trọng nhỏ lấy D = 1,1. L: Cạnh ngắn của ô bản; l = 4,2 m. (ô sàn lớn nhất) 1,1 420 10,267 45b h cm   Chọn hb = 10 cm cho toàn bộ sàn nhà và các tầng Theo cấu tạo sàn ta có trọng l•ợng cho 1 m2 bản sàn: Bảng 1. Tính tĩnh tải sàn Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số v•ợt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Gạch lát,  = 1 cm,  = 2200 KG/m3 0,01  2200 = 22 22 1,1 24,2 2. Lớp vữa lót  = 1,5 cm,  = 1800 KG/m3: 0,015  1800 = 27 27 1,3 35,1 3. Sàn bê tông cốt thép,  = 10 cm  = 2500 KG/m3; 0,1  2500 = 250 250 1,1 275 4. Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3: 0,0151800 = 27 1,3 35,1 27 Tổng cộng 369,4 Bảng 2. Tính tĩnh tải sàn vệ sinh Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số v•ợt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Gạch lát,  = 1 cm  = 2200 KG/m3: 0,01  2200 = 22 22 1,1 24,2 2. Lớp vữa lót,  = 2 cm,  = 1800 KG/m3: 0,02  1800 = 36 36 1,3 46,8 3. Lớp bê tông sỏi nhỏ,  = 4 cm  = 2200 KG/m3: 0,04  2200 = 88 88 1,1 96,8 4. Sàn bêtông cốt thép,=10 cm  = 2500 KG/m3: 0,1  2500 = 250 250 1,1 275 5. Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3: 0,015  1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 477,9 Bảng3 . Tính tĩnh tải bản cầu thang. Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số v•ợt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Lớp granitô,  = 1,5 cm  = 2000 KG/m3, 12 bậc: 11.0,45.0,015.2000/ 37,5 1,1 41,25 3,96=37,5 2. Lớp vữa lót,  = 2 cm  = 1800 KG/m3 12 . 0,45 . 0,02 . 1800/ 3,96 = 49 49 1,3 63,7 3. Bậc gạch15cm x 30cm,  = 1800 KG/m3 11.0,15.0,3.1800/ (3,96.2) = 112,5 112,5 1,1 123,75 4. Sàn bê tông cốt thép,  = 8cm  = 2500 KG/m3; 0,8 . 2500 = 200 200 1,1 220 5. Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3; 0,015x1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 484 Bảng 4. Tính tĩnh tải sàn sê nô Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số v•ợt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1.BT sỏi nhỏ mác 200 dày 4 cm  = 2200kg/m3 88 1,1 96,8 2. Sàn bê tông cốt thép,  = 10 cm  = 2500 KG/m3; 0,1  2500 = 250 250 1,1 275 3. Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3; 0,015  1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 406,9 Bảng 5. Tính tĩnh tải sàn mái Các lớp Tải trọng tiêu chuẩn (KG/m2) Hệ số v•ợt tải n Tải trọng tính toán (KG/m2) 1. Hai lớp gạch lá nem,  = 3 cm  = 2000 KG/m3; 0,03  2000 = 60 60 1,1 66 2. Vữa lót mác 50,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3; 0,015  1800 = 27 27 1,3 35,1 3. Bêtông gạch vỡ mác 200,  = 4 cm  = 1600 KG/m3; 0,04  1600 = 64 64 1,1 70,4 4. BTGV mác 25 dốc 5%,  = 30 cm  = 1600 KG/m3; 0,3  1600 = 480 480 1,1 528 5. Sàn bê tông cốt thép,  = 10 cm  = 2500 KG/m3; 0,1  2500 = 250 250 1,1 275 6. Lớp vữa trát trần,  = 1,5 cm  = 1800 KG/m3; 0,015  1800 = 27 27 1,3 35,1 Tổng cộng 1009,6 Bảng 6. Hoạt tải các phòng lấy theo tiêu chuẩn TCVN2737-1995 Loại hoạt tải PTC (KG/m2) n PTT (KG/m2) Phòng học 200 1.2 240 WC 150 1.3 195 Hành lang, cầu thang 300 1.2 360 Sàn tầng áp mái 70 1.3 91 Tầng mái dốc 75 1.3 97,5 Sênô khi đọng n•ớc cao 0,3m 300 1.1 330 d. Chọn tiết diện cột: - Cột trục B, C, chọn cùng một loại tiết diện. Sơ bộ chọn diện tích theo công thức sau: n b R Nk F . Trong đó: k: Hệ số. Đối với cột nén lệch tâm k = 1,2  1,5. Rn : C•ờng độ chịu nén của bê tông. Rn = 90 KG/ cm2. N : Lực dọc tác dụng vào cột tầng 1. Xác định N theo công thức gần đúng sau: Ntầng1 = S . q . n. q = 1000 KG / m 2.(tạm tính), n: Số tầng. bc a 543 Tính S: S = 4,5 4,2 = 18,9 m2. Ntầng1 = 18,91000  5 = 94500 KG. 2. 1,3 94500 1365 90b n k N F cm R    Chọn b = 220, h = ( 1,5  3 )b = ( 330  660 ). Chọn h = 600. cho tầng 1và 2  bh = 2260 = 1320 cm2. Cho tầng 1,2 Trọng l•ợng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc1=0,22x0,60x2500x1,1+(1,2+0,44)x0,015x1800x1,3= 420,56 kG/m  bh = 2250 = 1100 cm2. Cho tầng 3,4,5 Trọng l•ợng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc2=0,22x0,50x2500x1,1+(1+0,44)x0,015x1800x1,3=353 kG/m - Cột trục A : Chọn b = 22, h = 30 cho tất cả các tầng Trọng l•ợng cho 1m dài cột kể cả lớp trát: gc3=0,22x0,30x2500x1,1+(0,6+0,44)x0,015x1800x1,3=218 kG/m - Kiểm tra tiết diện cột theo độ mảnh: b l b 0 Khung toàn khối l0 = 0,7H = 0,7390 = 273 cm.  0 273 12,4 31 22b l b       Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu.