Tài liệu TM ketcau 50% potx

3/Xác định tải trọng tác dụng lên sàn :Tải trọng tác dụng lên ô bản gồm có : Tỉnh tải :tải trọng bản thân bản bêtông cốt thép và các lớp cấu tạo , trọng lượng tường ngăn nếu có.. Hoạt tả

PHẦN II : KẾT CẤU 50%

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT,PHÂN TÍCH HỆ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

I-KHÁI QUÁT PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KẾT CẤU CÔNG

3/Hệ thống khung : là hệ thống chịu lực cính của công trình , tiếp nhận tất cả các tải trọng theo cả hai phương ngang và đứng , sau đó truyền xuống móng

4/Các bộ phận chịu lực phụ : cầu thang

II-VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO THIẾT KẾ :

1/Bêtông :

Hệ thống kết cấu sử dụng bêtông mác 250 có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sau :

2/Cốt thép :

Sử dụng cốt thép AI,AII có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sau :

* Thép AI :

- Có cường độ chịu kéo (nén) tính toán : Ra= R’a = 2100kG/cm2

- Có cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rađ = 1700kG/cm2

- Môđun đàn hồi : Ea = 2,1.106 kG/cm2

* Thép AI :

- Có cường độ chịu kéo (nén) tính toán : Ra= R’a = 2700kG/cm2

- Có cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang : Rađ = 2150kG/cm2

- Môđun đàn hồi : Ea = 2,1.106 kG/cm2

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH

A.TÍNH TOÁN SÀN NHÀ :

I TÍNH TOÁN SÀN TẦNG 1

1/Số liệu tính toán :

-Chọn chiều dày sàn dựa vào công thức : hb=

m

l

D.1Với bản loại dầm lấy m = 30 ÷ 35 và l là nhịp của bản (Cạnh bản theo phương chịulực).Với sàn bản kê bốn cạnh lấy m = 40 ÷45 và l là cạnh ngắn l1 Chọn m bé với bảnđơn kê tự do và m lớn với bản đơn kê liên tục Với bản công xôn m = 10 ÷18

D = (0,8 ÷1,4) phụ thuộc vào tải trọng

Ta chon chiều dày bản cho ô sàn lớn nhất có kích thước 6 x 4(m)

+ m = 42

+ D = 0,9

3/Xác định tải trọng tác dụng lên sàn :

Tải trọng tác dụng lên ô bản gồm có :

Tỉnh tải :tải trọng bản thân bản bêtông cốt thép và các lớp cấu tạo , trọng

lượng tường ngăn nếu có

Hoạt tải :tùy theo mục đích sử dụng

Tải trọng tác dụng lên sàn được tính toán ở bảng sau :

Bảng II - 1: xác định tải trọng tác dụng lên sàn :

4/Tính toán nội lực và xác định cốt thép trong các ô bản :

a.Xác định nội lực :

Xét tỉ sô ú

1

2

l l

l : Tính toán theo sàn bản dầm

Trong đó : l1 : là kích thước cạnh ngắn của ô bản

l2 : là kích thước cạnh dài của ô bản

* Tính sàn bản kê

1

2 ≤

l

l tra bảng trong phục lục 6 giáo trình

“ Kết cấu bê tông cốt thép (phần nhà cửa)” tùy theo sơ đồ

sàn được các hệ số : mi1 , mi2 , ki1, ki2

Mômen lớn nhất ở giữa bản : M1= mi1.qtt.l1.l2

M2= mi2.qtt.l1.l2

Mômen lớn nhất ở trên gối : MI= ki1.qtt.l1.l2

MII= ki2.qtt.l1.l2

Trong đó :i = 1,2,3, 11 là chỉ số sơ đồì sàn

1,2 là chỉ số phương cạnh bản

q là tải trọng phân bố điều

*.Tính sàn bản dầm

- Cắt 1 dải bản có chiều rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn l1

- Tính Mômen nhịp và mômen gối

bản 2 đầu khớp : Mn= 2

1

8

1

l

q tt

b.Tính cốt thép bản :

Tính như cấu kiện chịu uốn có tiết diên chữ nhật với bề rộng b = 1m , chiều cao h

Trong đó ho= hb- a (cm) Ta chọn a = 1,5  2 cm

- Kiểm tra : Nếu A > Ao⇒ Tăng kích thước , hoặc tăng mac bê tông

Nếu A Ao⇒ Tính γ = 0,5.(1+ 1−2A) ⇒ Tính

o a a

h R

M F

f b a

%

100

h b

Fa

=µ

Mn Mg

Mg Mn

2/Sơ bộ chọn kích thước dầm :

Chiều cao tiết diện dầm h chọn theo nhịp dựa vào công thức sau :

d d

l m

h= 1

Trong đó ld là nhịp của dầm đang xét ; md - hệ số , với dầm phụ md = 12 ÷ 20 ,với dầm chính md = 8 ÷ 12 , trong đó chon md lớn nhất đối với dầm liên tục và chịutải trọng tương đối bé với đoạn dầm công xôn md = 5 ÷ 7

Bề rộng tiết diện dầm b chọn trong trong khoảng (0,3 ÷ 0,5)h

⇒ Chọn dầm có kích thước tiết diện : b x h = 20cm x 35 cm

3/Xác định tải trọng tác dụng lên dầm :

* Sơ đồ truyền tải từ sànvào dầm

Tải trọng tác dụng vào sàn có dạng tam giác và hình thang như hình vẽ

Tải trọng qui đổi về tải trọng tương đương

5

td =

q

- Trong đó : l1 : chiều dài cạnh ngắn của sàn

l2 : chiều dài cạnh dài của sàn

2

1

l

l5,0

=β

a/ Tỉnh tải :

Mỗi nhịp dầm chịu tác dụng của tĩnh tải do ô sàn hai bên tác dụng vào Các tải

trọng này phân bố theo dạng hình thang hoặc tam giác như đã quy đổi ở trên

- Tải trọng hành lang : gtt= 368,74 (KG/m2)

- Tải trọng phòng làm việc : gtt= 368,74 (KG/m2)

4x

8,18,16,2x2,

24005,0l

l5

,0.3,0.21

4.74,368.8

+ hoạt tải phòng làm việc : qtt = 240 (KG/m2)

* Tải trọng hình thang từ hành lang truyền vào :

3,04000

24005,0l

l5

4.240.8

5

+ Nhëp 2-3:

4502

4.360.8

E D

C B

Hoảt taíi 2

Hoảt taíi 3

Hoảt taíi 4

666KG/m 666KG/m

5/Xác định nội lực dầm :

Giải nội lực dầm bằng phương pháp H Cross

Sơ đồ tính của tỉnh tải và các trường hợp hoạt tải như hình trên

Nhận xét : Sơ đồ tính của dầm có tính đối xứng nên biểu đồ mômen và biểu đồ lựccắt của các trường hợp hoạt tải có liên quan như sau :

+Từ biểu đồ mômen và lực cắt của hoạt tải 1 có thể suy ra biểu đồ mômen vàlực cắt của hoạt tải 6 bằng cách lấy đối xứng biểu đồ mômen và lấy phản xứng biểuđồ lực cắt

+Từ biểu đồ mômen và lực cắt của hoạt tải 2 có thể suy ra biểu đồ mômen vàlực cắt của hoạt tải 5 bằng cách lấy đối xứng biểu đồ mômen và lấy phản xứng biểuđồ lực cắt sau đó nhân với tỷ số 666/816

+Từ biểu đồ mômen và lực cắt của hoạt tải 1 có thể suy ra biểu đồ mômen vàlực cắt của hoạt tải 6 bằng cách lấy đối xứng biểu đồ mômen và lấy phản xứng biểuđồ lực cắt

Rij phụ thuộc vào liên kết của đầu đối diện

Trong đó : E = 2,65.105KG/m2 Môdun đàn hồi của bêtông mác 250

J = 0,2.0.43/12 = 1,07.10-3 m4 Mômen quán tính của tiết diện dầm

γIj

Ri

R ij

∑

= Trong đó Rij : đô cứng ü đơn vị qui ước thanh ij

Σ Ri : tổng số độ cứng đơn vị qui ước của các thanh quitụ tại nút i

l

EJ4

3lEJ

1l

EJ

1l

EJ

1l

+

Hoạt tải 5

Hoạt tải 6

* Nút E : γED = γEF = 0,5

l

EJl

EJ

1l

3lEJ

1l

+

γFG = 1 - γFE = 1- 0,5714 = 0,4286

c/ Xác định hệ số truyềnβjj

Trong quá trình tính toán được thể hiện ở trong bảng tính toán H Cross

βjj = 1/2 nếu liên kết tại đầu đối diện là ngàm

βjj = 0 nếu liên kết tại đầu đối diện là khớp

Xác định mômen nút cứng theo công thức như dã ghi trong hình vẽ sau :

6/ Vẽ biểu đồ mômen và lực cắt :

- Vẽ biểu đồ M : dựa vào phương pháp cơ học kết cấu ta có thể xác định

mômen giữa nhịp (tại mặt cắt b - b)

+Xác định y bằng phương pháp hình học ( tam giác đồng dạng )

+M bb = ql2 ±y

8

1

*Dấu ( + ) khi y nằm dưới trục hoành

* Dấu ( - ) khi y nằm trên trục hoành

- Vẽ biểu đồ Q:

l

M M Q

T p

T p

Qbb lấy giá trị trung điểm nhịp theo phương pháp hình học

*Biểu đồ momen do các trường hợp tải trọng :

y

Mbb

Mp

MT

Q(KG)

49.96 37.57

HOẠT TẢI 6

60.62 4.27

7/.Bạng toơ hôïp noôi löïc cho daăm D1 :

Nguyeđn taĩc laôp :

-Moêi nhòp ij tính caùc giaù trò M , Q tái 3 tieât dieôn :

+ a-a : ñaău nhòp+ b-b : giöõa nhòp+ c-c : cuoâi nhòp

-Cođng thöùc laôp :

+ Mmax = Mtưnh tại + ΣMhoát tại (>0)

+ Mmin = Mtưnh tại + ΣMhoát tại (<0)

+ Qmax = Qtưnh tại +ΣQhoát tại (>0 ) ( hoaịc ΣQhoát tại (<0 ) )

*Kết quả trong bảng II - 7:

1 BẢNG EXCEL

8/Tính toán cốt thép :

a/Tính cốt thép dọc :

Tính theo cấu kiện chịu uốn : lớp cốt thép trên chịu mômem âm , lớp cốt thép dưới chịu mômen dương

M(KG/m)

Q(KG)

Thường khi tính toán , ta phải tổ hợp nội lực để có được nội lực nguy hiểm nhất do tải trong bên ngoài gây ra Trong dầm , tổ hợp nội lực được sử dụng để tính toán cốt thép dọc đó là tổ hợp Mmax và tổ hợp Mmin

Trong đó : ho = h - a

- Kiểm tra :

+ Nếu A > 0,5 ⇒ Tăng kích thước tiết diện , hoặc tăng mac bêtông + Nếu 0,5 >A > Ao ⇒ Tăng kích thước tiết diện , hoặc tăng mac bêtông , hoặc tính cốt kép

2

=γ

h b

F a

và phải đảm bảo ≥ µmin

(=0,05%)

- Tính lớp cốt thép dưới : dùng Mmax , nếu Mmax < = 0 ⇒ đặt thép cấu tạo

- Tính lớp cốt thép dưới : dùng Mmin , nếu Mmin > = 0 ⇒ đặt thép cấu tạo

b/ Tính cốt ngang :

* Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt :

Qmax < = k0.Rnb.h0

* Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông :

Qmax< = 0,6.Rkb.h0 thi chỉ đặt cốt cốt đai theo cấu tạo Nếu khôngngược lại thi phải tính cốt thép chịu cắt

* Tính cốt đai chịu lực cắt:

0

2

Q k

Chọn đường kính cốt đai Ф (mm) , có diện tích tiết diện fa Số nhánh n

Khoảng cách tính toán của cốt đai : Ut =

đ

đ ađ q

f n

R

Khoảng cách cực đại của cốt đai : Umax =

Q

h b

R k 2o

5,1Chọn khoảng cách cốt đai không vượt quá Ut và Umax đồng thời phải tuântheo yêu cầu cấu tạo sau :

Với h < = 45 cm thì Uct < = h/2 và 15 cmVới h >= 50 cm thì Uct < = h/3 và 30 cmYêu cầu cấu tạo trên là đối với đọan dầm dài l

R ađ đ

Q = 8.R b.h2.q

Nếu Qđb>= Q thì không cần tính cốt xiên , tiết diện đủ khả năng chịu cắtNếu Qđb> Q thì phải bố trí và tính toán cốt xiên

(DẦM DỌC TRỤC D TỪ TRỤC 7’ ĐẾN TRỤC 11)1/Sơ đồ tính :Tính dầm theo sơ đồ đàn hồi :

16000

4000

Chọn dầm có kích thước tiết diện :: b x h = 20cm x 60 cm.

2/Xác định tải trọng tác dụng lên sàn :

• Sơ đồ truyền tải từ sànvào dầm

16000 4000

- Trong đó : l1 : chiều dài cạnh ngắn của sàn

l2 : chiều dài cạnh dài của sàn

2

1

l

l5,0

=β

q

a/ Tỉnh tải :

Mỗi nhịp dầm chịu tác dụng của tĩnh tải do ô sàn hai bên tác dụng vào Các tảitrọng này phân bố theo dạng hình thang hoặc tam giác như đã quy đổi ở trên

- Tải trọng hành lang : gtt= 368,74 (KG/m2)

- Tải trọng phòng làm việc : gtt= 368,74 (KG/m2)

24005,0l

l5

,0.3,0.21

4.74,368.8

5

* Tải trọng tập trung từ đoạn dầm trục 9 truyền vào :

Tải trọng này gồm tải trọng phần sàn và tải trọng bản thân đoạn dầm trục 9(được thể hiện trong hình vẽ )

Phần tải trọng bản thân đoạn dầm truyền vào :

Sơ bộ chọn tiết diện đoạn dầm trục 9 : b x h = 20cm x 40 cm

• Nhịp 8 -10 ::

g = gtđ1 + gtđ2 + gdv = 374,79 + 460,9 + 249 = 1084,7 (KG/m)

b/ Hoạt tải:

+ hoạt tải phòng làm việc : qtt = 240 (KG/m2)

* Tải trọng hình thang từ hành lang truyền vào :

3,04000

24005,0l

l5

4.240.8

5

+ Nhịp 8 - 10:

4502

4.360.8

B

4000A

816KG/m

P = 1993.6KG

4000 1084.7KG/m

333KG/m 666KG/m

Khi tính toán , ta tính cho một nữa hệ sau đó đối với hệ chịu nguyên nhân đối xứngthì đặt tại trục đối xứng một ngàm trượt có hai thanh song với trục thanh Đối vơi hệphản xứng thì đặt tại trục đối xứng một khớp Khi vẽ xong biểu đồ mômen và lựccắt thì lấy đối xứng biểu đồ mômen và lấy phản xứng biểu đồ lưc cắt đối với hệ đốixứng và ngược lại

333KG/m

333KG/m

4/Xác định nội lực dầm :

Giải nội lực dầm bằng phương pháp chuyển vị :

r11 : lá phản lực do Z1 = 1 gây ra trong hệ cơ bản

R1p : lá phản lực do tải trọng gây ra trong hệ cơ bảna/Vẽ biểu đồ (M1 );(M p):

6879.73

b/Xác định các hệ số :

r11 : Tách nút B trong biểu đồ mômen M1

EJ l

EJ r

4

Z l EJ

M

1l

MMcc

ql2

1l

MMccQ

tr ph

3/Xác định các hệ số :

r11 : lá phản lực do Z1 = 1 gây ra trong hệ cơ bản

R1p : lá phản lực do tải trọng gây ra trong hệ cơ bảna/Vẽ biểu đồ (M1 );(M p):

M

Mcc

Qcc

b/Xác định các hệ số :

r11 : Tách nút B trong biểu đồ mômen M1

EJ l

EJ r

l

EJ4

1 − =

EJ/7,7585

1l

MMcc

ql2

1l

MMccQ

tr ph

3/Xác định các hệ số :

r11 : lá phản lực do Z1 = 1 gây ra trong hệ cơ bản

R1p : lá phản lực do tải trọng gây ra trong hệ cơ bảna/Vẽ biểu đồ (M1 );(M p):

666

b/Xác định các hệ số :

r11 : Tách nút B trong biểu đồ mômen M1

EJ l

EJ r

M

EJ4

1+ =

EJ/666

1l

MMcc

ql2

1l

MMccQ

tr ph

Qcc

Hệ phương trình chính tắc : r11Z1+R1p =0

3/Xác định các hệ số :

r11 : lá phản lực do Z1 = 1 gây ra trong hệ cơ bản

R1p : lá phản lực do tải trọng gây ra trong hệ cơ bảna/Vẽ biểu đồ (M1 );(M p):

b/Xác định các hệ số :

r11 : Tách nút B trong biểu đồ mômen M1

l

EJ6l

EJ3l

EJ3r0

l

EJ6

1+ =

EJ/444

M

1l

MMcc

+ Tỉnh tải : Lấy đối xứng (M) , lấy phản xứng (Q) :

+ Hoạt tải 2 : Lấy đối xứng (M) , lấy phản xứng (Q) :

+ Hoạt tải 1 :

Với hệ đối xưng Lấy đối xứng M , lấy phản xứng Q :

Với hệ phản xưng Lấy phản xứng M , lấy đối xứng Q :

Biểu đồ mômen và lực cắt của đầm do hoạt tải 1 gây ra bằng tổng của hai biểu đồ phản xứng và đối xứng ở trên :

+ Hoạt tải 3 : Lấy đối xứng biểu đồ mômen , lấy phản xứng biểu đồ lực cắt của hoạt tải 1

7/.Bạng toơ hôïp noôi löïc cho daăm D1 :

Nguyeđn taĩc laôp :

-Moêi nhòp ij tính caùc giaù trò M , Q tái 3 tieât dieôn :

+ a-a : ñaău nhòp

+ b-b : giöõa nhòp

+ c-c : cuoâi nhòp

-Cođng thöùc laôp :

+ Mmax = Mtưnh tại + ΣMhoát tại (>0)

+ Mmin = Mtưnh tại + ΣMhoát tại (<0)

+ Qmax = Qtưnh tại +ΣQhoát tại (>0 ) ( hoaịc ΣQhoát tại (<0 ) )

*Kết quả trong bảng II - 10:

M(KG.m)

Q(KG)

M(KG.m)

Q(KG)

1 BẢNG EXCEL

5/Tính toán cốt thép :

a/Tính cốt thép dọc :

Tính theo cấu kiện chịu uốn : lớp cốt thép trên chịu mômem âm , lớp cốt thép dưới chịu mômen dương

Thường khi tính toán , ta phải tổ hợp nội lực để có được nội lực nguy hiểm nhất do tải trong bên ngoài gây ra Trong dầm , tổ hợp nội lực được sử dụng để tính toán cốt thép dọc đó là tổ hợp Mmax và tổ hợp Mmin

Trong đó : ho = h - a

- Kiểm tra :

+ Nếu A > 0,5 ⇒ Tăng kích thước tiết diện , hoặc tăng mac bêtông + Nếu 0,5 >A > Ao ⇒ Tăng kích thước tiết diện , hoặc tăng mac bêtông , hoặc tính cốt kép

h b

F a

và phải đảm bảo≥µmin (=0,05%)

- Tính lớp cốt thép dưới : dùng Mmax , nếu Mmax < = 0 ⇒ đặt thép cấu tạo

- Tính lớp cốt thép dưới : dùng Mmin , nếu Mmin > = 0 ⇒ đặt thép cấu tạo

b/ Tính cốt ngang :

* Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt :

Qmax < = k0.Rnb.h0

* Kiểm tra khả năng chịu cắt của bêtông :

Qmax< = 0,6.Rkb.h0 thi chỉ đặt cốt cốt đai theo cấu tạo Nếu khôngngược lại thi phải tính cốt thép chịu cắt

* Tính cốt đai chịu lực cắt:

0

2

Q k

Chọn đường kính cốt đai Ф (mm) , có diện tích tiết diện fa Số nhánh n

Khoảng cách tính toán của cốt đai : Ut =

đ

đ ađ q

f n

R

Khoảng cách cực đại của cốt đai : Umax =

Q

h b

R k 2o

5,1Chọn khoảng cách cốt đai không vượt quá Ut và Umax đồng thời phải tuântheo yêu cầu cấu tạo sau :

Với h < = 45 cm thì Uct < = h/2 và 15 cmVới h >= 50 cm thì Uct < = h/3 và 30 cmYêu cầu cấu tạo trên là đối với đọan dầm dài l

c/Tính toán cốt treo :

Ở chổ dầm trục 9 kê lên dầm tính toán phải cần có cốt treo để gia cố cho dầm tính toán Lực tập trung tại vị trí đó là : P1 = P tt + Pht = 3987,2 + 3233,7 = 7220,9 (KG)

Cốt treo được đặt dưới dạng các cốt đai , diện tích cần thiết :

)(44,32100

9,

R

P F

a

Dùng đai Φ6 ,có fa = 0,283cm2, hai nhánh thì số lượng cần thiết là :

3,44/2.0,283 = 6,078 chọn 8 đai Đặt mỗi bên dầm phụ 4 đai , trong đoạn :

Str = b + 2h1

Trong đó : b =20 cm ; h1= 60 - 40 = 20 (cm)

⇒ Str = 20 + 2.20 = 60 cm , khoảng cách giữa các đai là 6,5cm

Cầu thang 2 vế, bản thang thuộc bản loại dầm bằng bêtông cốt thép đổ toànkhối,bậc xây gạch

Chiều dày bản thang chọn δ= 80cm

Chiều dày sàn chiếu nghỉ chọn δ= 80cm

Tiết diện cốn thang chọn 100x350

Sơ đồ tính : Xem bản thang và sàn chiếu nghỉ làm việc như ô sàn độc lập

Góc nghiêng của bản thang α :

Tầng 1 : Cosα = 300/ 1652 +3002 =0,876

Tầng 2 : Cosα = 300/ 1502 +3002 =0,894

MẶT BẰNG CẦU THANG

03 01 02

05 04

21 23 22 20 19

09 08 07

12 10 11

15 17 16 14 13

1400

23 +7.6024

21 22 20

01 02 03 04

23 24

21 22 20

11 13

18 19 17

15 16 14

06 05 07

09 08 10 12 +5.80

13

18 19 17

15 16 14

,2

15,098,13,

,1

15,098,13,

,2

15,08,13,

,1

15,08,13,

2,5

Thành phần vuông góc :qvg = qtt cosα

Tầng 1 : qvg = 923,96 0,876 = 809,39 (kg/m2)Tầng 2 : qvg = 933,08 0,894 = 834,17 (kg/m2)Thành phần dọc trục :qdt = qtt sinα

3/ Tính toán thép bản :

a/Xác định nội lực :

* Tính sàn bản kê:

Trong đó :i = 1,2,3, 11 là chỉ số sơ đồì sàn

1,2 là chỉ số phương cạnh bản

q là tải trọng phân bố điều

MII

I’

*.Tính sàn bản dầm:

- Cắt 1 dải bản có chiều rộng b = 1m theo phương cạnh ngắn l1

- Tính mômen nhịp và mômen gối

1

8

Trong đó ho= hb- a (cm)

Ta chọn a =1,5 ÷ 2 cm

- Kiểm tra : Nếu A > Ao⇒ Tăng kích thước , hoặc tăng mac bê tông

Nếu A Ao⇒ Tính γ = 0,5.(1+ 1−2A) ⇒ Tính

o a a

h R

M F

hàm lượng hợp lí µmin = 0,05%<µ% < 0,9%

o

a h b

f b a

là diện tích một thanh thép

* Kết quả tính toán được ghi trong bảng II - 13

0 0

%

100

h b

Fa

=µ