Tải bản đầy đủ
4 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN

4 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CẤU KIỆN

Tải bản đầy đủ

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

2.4.2 Sơ bộ kích thước cấu kiện (Phương án sàn dầm)

2.4.2.1 Sơ bộ dầm tầng điển hình
Kích thước tiết diện dầm được xác định sơ bợ thơng qua nhịp dầm (dựa theo cơng thức kinh
nghiệm) sao cho đảm bảo thơng thủy cần thiết trong chiều cao tầng, đủ khả năng chịu lực.

• Sơ bộ dầm chính theo phương ngang trục 1-6:

1 1
h d =  ÷ ÷.L
 12 10 



1 1
b d =  ÷ ÷.h d
 2 3

Với L là nhịp của dầm, L=8.4m
→ Chọn bd×hd=300×600 (mm×mm)

• Sơ bộ dầm chính theo phương dọc trục A-D:
• Với L là nhịp của dầm, L=8.5m

1 1
h d =  ÷ ÷.L
 12 10 



1 1
b d =  ÷ ÷.h d
 2 3

→ Chọn bd×hd=300×600 (mm×mm)

• Sơ bộ dầm phụ:

1 1 
h d =  ÷ ÷.L
 16 12 



1 1
b d =  ÷ ÷.h d
 2 3

→ Chọn bd×hd=250×500 (mm×mm)

Bảng 2. – Sơ bộ tiết diện dầm trong khung
STT

Nhip dầm (L)

Kích thước (bxh) mm

1

Dầm chính L = 8.5 m

300x600

2

Dầm chính L = 8.4 m

300x600

3

Dầm chính L = 8.2 m

300x600

4

Dầm chính L = 8.0 m

300x600

5

Dầm phụ L = 8.5 m

250x500

6

Dầm phụ L = 8.4 m

250x500

7

Dầm phụ L = 8.2 m

250x500

8

Dầm phụ L = 8.0 m

250x500

9

Dầm thang

250x500

Ghi chú:
Để tiện thi cơng, đảm bảo tính kinh tế các dầm chính liên tục nhịp chênh nhau khơng lớn
(dưới 25%) thì khơng nên thay đổi tiết diện dầm mà thay đổi hàm lượng thép trong dầm, nếu
thay đổi thì chỉ nên thay đổi chiều cao dầm mà giữ ngun bề rộng dầm.

2.4.2.2 Sơ bộ dầm tầng hầm
Kích thước tiết diện dầm được xác định sơ bợ thơng qua nhịp dầm (dựa theo cơng thức kinh
nghiệm)
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 24 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

• Sơ bộ dầm chính:

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

1 1 
h d =  ÷ ÷.L + 2 × 50
 12 10 



1 1
b d =  ÷ ÷.h d
 2 3

Với L là nhịp của dầm, L=8.4m
→ Chọn bd×hd=300×600 (mm×mm)

• Sơ bộ dầm phụ:

1 1
h d =  ÷ ÷.L + 2 × 50
 16 12 



1 1
b d =  ÷ ÷.h d
 2 3

→ Chọn bd×hd=250×500 (mm×mm)

2.4.2.3 Sơ bộ sàn tầng điển hình
Sơ bộ sàn theo cơng thức:

hs =

D
× l1
m

Trong đó:

D = (0.8 ÷ 1.4)
m = (30 ÷ 35)

đối với sàn 1 phương, l1 là cạnh của phương chịu lực

m = (40 ÷ 50)
m = (10 ÷ 15)

phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1

đối với sàn 2 phương, l1 là cạnh ngắn

đối với bản console

Chiều dày sàn tối thiểu:

h s min ≥ 50 mm
h s min ≥ 60 mm
h s min ≥ 70 mm
hs =
Tính tốn:

đối với mái bằng
đối với sàn nhà dân dụng
đối với sàn nhà cơng nghiệp

D
1
× l1 =
× 4200 = 105 ( mm )
m
40

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 25 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

2.4.2.4 Sơ bộ sàn tầng hầm
Sơ bộ như sàn dầm bình thường + 100mm

Bảng 2. – Sơ bộ chiều dày sàn
STT

Sàn tầng

Chiều dày(mm)

1

Sàn tầng điển hình (tầng 2 đến tầng 14)

120

2

Sàn sân thượng

120

3

Sàn mái

100

4

Sàn tầng hầm

250

2.4.3 Sơ bộ cấu kiện dầm, sàn (Phương án sàn phẳng dự ứng lực)

2.4.3.1 Sơ bộ sàn
Theo sổ tay hướng dẫn thiết kế kết cấu bêtơng theo tiêu chuẩn Eurocode (IStructE Manual for
the design of concrete building structures to Eurocode 2)4 ta có cơng thức sơ bộ sàn phẳng dự
ứng lực như sau:

4 The Institution of Structural Enginners (2006), Manual for the design of concrete building structures to
Eurocode 2
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 26 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

Hình 2. – Cơng thức sơ bộ sàn phẳng
Tính tốn:

hs =

1
8500
× L2 =
= 212.5(mm) →
40
40

Chọn hs = 200 (mm)

L2 chiều dài cạnh dài = 8.5m (lấy theo ơ sàn lớn nhất)

2.4.3.2 Sơ bộ dầm
Tương tụ Mục 2.4.2
2.4.4 Sơ bộ tiết diện cột
Cột trong nhà cao tầng vừa có vai trò chịu tải trọng đứng và đặc biệt giữ vai trò chịu lực
ngang. Do đó, việc sơ bộ kích thước cột theo cách chia diện truyền tải khơng có tính quyết
định. Thay vào đó, các điều kiện về độ cứng, về ổn định tổng thể và liên kết chỉ có ảnh
hưởng lớn hơn đến kích thước cấu kiện chịu lực theo phương đứng. Trong đồ án sinh viên
vẫn thực hiện tính sơ bộ tiết diện cột theo cách chia diện truyền tải nhưng chỉ xem đó
là một số liệu để tham khảo. Kích thước được chọn và bố trí như trên là kết quả của việc tính
lặp nhiều lần bằng phần tử hữu hạn để có được chu kỳ dao động riêng của cơng trình hợp lý
và hàm lượng cốt thép tính tốn cho cột hợp lý.
Tiết diện cột được sơ bộ theo cơng thức sau (có kể đến khả năng chịu nén của cốt thép cấu
tạo):

Fc = k ×

N
N (kN)
= k×
γ b R b + µR s
1.45 × 0.85 + 3% × 36.5

N = n×q×S
Trong đó:
-

q: tải trọng phân bố trên 1m2 sàn
S: diện tích truyền tải của sàn
n: số tầng
k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mơ men (k=1.1 đối với cột giữa và k=1.2 đối với cột
biên k=1.3 đối với cột góc).
Rb: cường độ chịu nén của bêtơng
Rsc: cường độ chịu nén của thép
µ: Hàm lượng thép hợp lí trong cột (Khi sơ bộ có thể chọn hàm lượng thép nhỏ nhất).

Hàm lượng thép tối thiểu trong cột (đối với cột đặt cốt thép theo chu vi)

µ min = 0.1%

5

5 Tham khảo trang 127, PGs.Ts.Phan Quang Minh (2008), Kết cấu bêtơng cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản, NXB
Khoa học và Kỹ thuật
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 27 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

 Tính sơ bộ q đối với cột giữa như sau: (Tính với phương án sàn phẳng)

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 28 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

8500
8500

D

DIỆN T ÍCH TRUYỀN TẢI SÀN VÀO CỘT BIÊN

8000
4000

25000

4000

C

8500
8500

B

DIỆN T ÍCH TRUYỀ N TẢI SÀN VÀO CỘT GIỮA

A

8400

5400

8400

2800

3200

8200

900

4100

20700

1

2

3A

Hình 2. - Diện tích truyền tải

3

3B

sàn vào cột giữa

• Tĩnh tải
1. Tĩnh tải sàn tầng điển hình

Bảng 2. – Tĩnh tải sàn
Trọng lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu chuẩn

kN/m3

mm

kN/m2

Gạch Ceramic

20

10

0.2

1.2

0.24

Vữa lát nền

18

30

0.54

1.3

0.7

Vật liệu

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 29 -

Hệ số
vượt tải

Tĩnh Tải
tính tốn
kN/m2

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

Trọng lượng
riêng

Chiều dày

Tĩnh tải
tiêu chuẩn

kN/m3

mm

kN/m2

Bản thân kết cấu sàn

25

200

5

1.1

5.5

Vữa trát trần

18

10

0.18

1.3

0.23

Hệ thống kĩ thật

0.5

1.2

0.6

Tổng tĩnh tải sàn

6.42

Vật liệu

Hệ số
vượt tải

Tĩnh Tải
tính tốn
kN/m2

7.27

2. Tải tường phân bố trên sàn (tính tốn sơ bộ thiên về an tồn lấy chiều cao tường =
chiều cao tầng – chiều dày sàn)

Bảng 2. - Bảng tính chiều dài tường trong 1 tầng
Căn
hộ

Số lượng
căn hộ/tầng

Tường gạch
200/căn hộ (m)

Tường gạch
100/căn hộ (m)

Tường gạch
200/tầng (m)

Tường gạch
100/tầng (m)

1

4

26.7

25.18

106.8

100.72

2

4

23.8

27.75

95.2

111

3

2

16

25.35

32

50.7

234

262.42

Tổng

Bảng 2. - Bảng tính tường phân bố lên sàn mỗi căn hộ
Loại
tường

Trọng lượng
riêng (kN/m3)

Hệ số
vượt tải

Chiều cao
tường (m)

Chiều dài
tường (m)

Tổng trọng
lượng (kN)

Tường
gạch 200

18

1.2

2.9

234

2239.38

Tường
gạch 100

18

1.2

3.4

262.42

1940.28

Tổng (kN)

4179

Diện tích truyền tải lên sàn (m2)

1035

Tải tường phân bố lên sàn căn hộ (kN/m2)

4

Tải tường khơng phân bố trên hành lang nên ta tính lại giá trị trung bình:

Lấy giá trị trung bình:

4x41.825 + 0x25.65
= 2.44 (kN/m 2 )
68.475

Hoạt tải căn hộ: 1.95 (kN/m2) – 41.825 (m2)
Hoạt tải hành lang: 3.6 (kN/m2) – 25.65 (m2)
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 30 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Lấy giá trị trung bình:

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

1.95x41.825 + 3.6x35.65
= 3.065 (kN/m 2 )
68.475

Vậy tải trọng q phân bố:

7.27 + 2.44 + 3.065 = 12.7 (kN/m 2 )

Bảng 2.- Kết quả sơ bộ tiết diện cột giữa
Str.tải

q

N

(m2 )

(kN/m2)

Sân
thượng

62.8
8

Tầng 14

F tt

b

x

h

Fchọn

(kN)

Hàm lượng
thép

k

12.7

804.86

1.00%

1.
1

489

6
0

x

70

420
0

62.8
8

12.7

1609.73

1.00%

1.
1

978

6
0

x

70

420
0

Tầng 13

62.8
8

12.7

2414.59

1.00%

1.
1

146
7

7
0

x

80

420
0

Tầng 12

62.8
8

12.7

3219.46

1.00%

1.
1

195
7

7
0

x

80

560
0

Tầng 11

62.8
8

12.7

4024.32

1.00%

1.
1

244
6

7
0

x

80

560
0

Tầng 10

62.8
8

12.7

4829.18

1.00%

1.
1

293
5

7
0

x

80

560
0

Tầng 9

62.8
8

12.7

5634.05

1.00%

1.
1

342
4

7
0

x

80

560
0

Tầng 8

62.8
8

12.7

6438.91

1.00%

1.
1

391
3

8
0

x

90

720
0

Tầng 7

62.8
8

12.7

7243.78

1.00%

1.
1

440
2

8
0

x

90

720
0

Tầng 6

62.8
8

12.7

8048.64

1.00%

1.
1

489
1

8
0

x

90

720
0

Tầng 5

62.8
8

12.7

8853.50

1.00%

1.
1

538
1

8
0

x

90

720
0

Tầng 4

62.8
8

12.7

9658.37

1.00%

1.
1

587
0

8
0

x

90

720
0

Tầng 3

62.8
8

12.7

10463.2
3

1.00%

1.
1

635
9

9
0

x

10
0

900
0

Tầng 2

62.8
8

12.7

11268.1
0

1.00%

1.
1

684
8

9
0

x

10
0

900
0

Tầng trệt

62.8
8

12.7

12072.9
6

1.00%

1.
1

733
7

9
0

x

10
0

900
0

Hầm 1

62.8
8

12.7

12877.8
2

1.00%

1.
1

782
6

9
0

x

10
0

900
0

Tầng

GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 31 -

cm2

cm2

(cm)

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

Tầng

Hầm2

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

Str.tải

q

N

(m2 )

(kN/m2)

(kN)

62.8
8

12.7

13682.6
9

F tt

Hàm lượng
thép

k

1.00%

1.
1

b

cm2
831
5

x

h

Fchọn
cm2

(cm)
9
0

x

10
0

900
0

b

x

h

Fchọn

Bảng 2. - Kết quả sơ bộ tiết diện cột biên
Tầng

Str.tải

q

N

(m2 )

(kN/m2)
12.7

F tt

(kN)

Hàm lượng
thép

k

415.80

1.00%

1.2

321

50

x

60

2000

cm2

cm2

(cm)

Sân
thượng

34.65

Tầng 14

34.65

12.7

831.60

1.00%

1.2

642

50

x

60

2000

Tầng 13

34.65

12.7

1247.40

1.00%

1.2

963

50

x

60

2000

Tầng 12

34.65

12.7

1663.20

1.00%

1.2

1284

50

x

60

3000

Tầng 11

34.65

12.7

2079.00

1.00%

1.2

1605

50

x

60

3000

Tầng 10

34.65

12.7

2494.80

1.00%

1.2

1926

60

x

70

3000

Tầng 9

34.65

12.7

2910.60

1.00%

1.2

2247

60

x

70

3000

Tầng 8

34.65

12.7

3326.40

1.00%

1.2

2568

60

x

70

3000

Tầng 7

34.65

12.7

3742.20

1.00%

1.2

2889

60

x

70

4200

Tầng 6

34.65

12.7

4158.00

1.00%

1.2

3210

60

x

70

4200

Tầng 5

34.65

12.7

4573.80

1.00%

1.2

3531

60

x

70

4200

Tầng 4

34.65

12.7

4989.60

1.00%

1.2

3852

70

x

80

4200

Tầng 3

34.65

12.7

5405.40

1.00%

1.2

4173

70

x

80

4200

Tầng 2

34.65

12.7

5821.20

1.00%

1.2

4494

70

x

80

5600

Tầng trệt

34.65

12.7

6237.00

1.00%

1.2

4815

70

x

80

5600

Hầm 1

34.65

12.7

6652.80

1.00%

1.2

5136

70

x

80

5600

Hầm2

34.65

12.7

7068.60

1.00%

1.2

5457

70

x

80

5600

2.4.5 Sơ bộ chiều dày vách, lõi thang máy
Chiều dày vách, lõi cứng được sơ bộ dựa vào chiều cao tòa nhà, số tầng và đảm bảo các quy
định theo TCXD 198-1997: Nhà cao tầng- Thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép tồn khối 6.
-

Khi thiết kế các cơng trình sử dụng vách và lõi cứng chịu tải trọng ngang, phải bố trí ít
nhất 3 vách cứng này khơng được gặp nhau tại một điểm.

6 Trích Điều 3.4.1,[2]
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 32 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

-

-

-

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

Nên thiết kê các vách giống nhau (về độ cứng cũng như kích thước hình học) và bố
trí sao cho tâm cứng của hệ trùng với tâm khối lượng của nó. Trong trường hợp chỉ đối
xứng về độ cứng (độ cứng trong giai đoạn đàn hồi) mà khơng đối xứng về kích thước
hình học thì khi vật liệu làm việc ở giai đoạn dẻo dưới tác động lớn như động đất vẫn
có thể dẫn đến sự thay đổi độ cứng. Điều này sẽ gây ra biến dạng và chuyển vị khác
nhau trong các vách khác nhau. Hệ quả là sự đối xứng về độ cứng bị phá vỡ và phát
sinh ra các tác động xoắn rất nguy hiểm đối với cơng trình.
Khơng nên chọn các vách có khả năng chịu tải lớn nhưng số lượng ít mà nên chọn
nhiều vách nhỏ có khả năng chịu tải tương đương và phân đều các vách trên mặt
cơng trình.
Khơng nên chọn khoảng cách giữa các vách và từ các vách đến biên q lớn.
Từng vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng khơng đổi trên
tồn bộ chiều cao của nó.
Các lỗ (cửa) trên các vách khơng được làm ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc chịu
tải của vách và phải có biện pháp cấu tạo tăng cường cho vùng xung quanh lỗ.

Xác định bề dày của vách phải thỏa


∑ Fv = 0.015Fsan tan g

 t ≥ 150mm
 h
 t ≥ tan g = 3600 = 180mm
20
20


Trong đó:
-

ΣFv tổng diện tích mặt cắt ngang của vách và lõi cứng
t bề dày vách
Chọn vách góc biên và lõi dày t=300mm.

Do đó sinh viên chọn chiều dày vách bao ngồi t = 300mm, vách ngăn bên trong t=200mm.

CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN TẢI TRỌNG VÀ TÁC
ĐỘNG (PHƯƠNG ÁN SÀN PHẲNG)
3.1 TỔNG QUAN
Kết cấu nhà cao tầng được tính tốn với các tải trọng chính sau:
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 33 -

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHĨA 2011-2016

-

Tải trọng thẳng đứng (tải thường xun và tạm thời tác dụng lên sàn)

-

Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động của gió)

-

Tải trọng động đất (cho các cơng trình trong vùng có khả năng xảy ra động đất)

Ngồi ra khi có u cầu, kết cấu nhà cao tầng còn phải được tính tốn kiểm tra với các tác
động sau:
-

Tác động của q trình thi cơng

-

Áp lực đất, nước ngầm.

Trong đồ án, sinh viên dựa vào Tiêu chuẩn 2737 – 1995 cùng các chỉ dẫn kèm theo làm cơ sở
cho việc xác định tải trọng, tác động lên cơng trình.

3.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
Khi thiết kế tính tốn nhà cao tầng, hai đặc trưng cơ bản của tải trọng là tải trọng tiêu chuẩn
và tải trọng tính tốn. Tải trọng tính tốn là tích của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số tin cậy tải
trọng. Hệ số này tính đến khả năng sai lệch bất lợi có thể xảy ra của tải trọng so với giá trị tiêu
chuẩn và được xác định phụ thuộc vào trạng thái giới hạn được tính đến.
Hệ số vượt tải
Khi tính tốn cường độ và ổn định, hệ số vượt tải lấy theo các điều 3.2; 4.2.2; 4.3.3; 4.4.2;
5.8; 6.3; 6.17 TCVN 2737 – 1995 “ Tải trọng và tác động”.
-

Khi tính độ bền mỏi lấy bằng 1.
Khi tính tốn theo biến dạng và chuyển vị lấy bằng 1.

Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737– 1995 “Tải trọng và tác động”, tải trọng được chia
thành tải trọng thường xun và tải trọng tạm thời. Ngồi ra ta cần phải xét tới tải trọng đặc
biệt tác dụng lên nhà cao tầng cụ thể như động đất…
3.2.1 Tải trọng thường xun (tĩnh tải)
Là tải trọng tác dụng khơng đổi trong q trình xây dựng và sử dụng cơng trình.
Tải trọng thường xun gồm có:
-

Khối lượng bản thân các phần nhà và cơng trình, gồm khối lượng các kết cấu chịu lực
và các kết cấu bao che.
Khối lượng và áp lực của đất do lấp hoặc đắp.

Trọng lượng bản thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của cộng trình bao gồm: tường,
cột, dầm, sàn các lớp vữa trát, ốp, lát, các lớp cách âm, cách nhiệt…v.v và theo trọng lượng
đơn vị vật liệu sử dụng. Hệ số vượt tải ủa trọng lượng bản thân thay đổi từ 1.05 ÷ 1.3 tùy
theo loại vật liệu sử dụng và phương pháp thi cơng.
3.2.2 Tải trọng tạm thời (hoạt tải)
Tải trọng tạm thời là các tải trọng có thể khơng có trong một giai đoạn nào đó của q trình
xây dựng và sử dụng.
GVHD.KC: TRƯƠNG VĂN CHÍNH
GVHD.TC: LƯƠNG THANH DŨNG

- 34 -