môn kết cấu giáo trình

LÔØI CAÛM ÔN PAGE Ñoà aùn toát nghieäp khoùa C09X BOÄ XAÂY DÖÏNG TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG XAÂY DÖÏNG SOÁ 3 KHOA XAÂY DÖÏNG ((( (30%) Giaùo veân höôùng daãn Ths LEÂ THÒ HOÀNG TAÂM Sinh vieân thöïc hieän LEÂ T.

Trang 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 3

Trang 2

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG BÊ

TÔNG CỐT THÉP I/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3 1/ Giới thiệu mô tả kết cấu:

Kết cấu khung chịu lực là hệ khung bê tông cốtthép đổ toàn khối có liên kết cứng tại nút Liên kếtgiữa cột và móng là ngàm tại mặt móng.Hệ khungchịu lực của công trình là một hệ không gian, chiềudài nhà L=47,625m; bề rộng nhà B=9,6m Có thể xemđược tạo nên từ những khung phẳng làm việc theophương ngang

Lựa chọn tính toán khung được thực hiện theo sơ đồkhung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình + hệdầm dọc

Mặt bằng kết cấu dầm sàn như hình vẽ, các kíchthước của công trình được cho ở các bản vẽ tươngứng

47650

3900 3900

14

250

14

250

MẶ T BẰ NG DẦ M SÀ N

2/ Sơ bộ chọn kích thước tiết diện dầm, cột khung và

chọn vật liệu:

a/ Chọn vật liệu:

- Sử dụng bê tông Mac 250 (cấp độ bền B20)

Cường độ chịu nén tính toán: R n = 115 (kG/cm2 )

Trang 3

- Cốt thép: d <10, nhómA I cóR S = 2300 (kG/cm2 ),R SW = 1800 (kG/cm2 )

d≥ 10 nhóm A IIcóR S = 2800 (kG/cm2 ),R SW = 2300 (kG/cm2 )

b/ Sơ bộ chọn tiết diện dầm:

- Dầm dọc trục A;B;B’;C (từ tầng 2 đến tầng mái):

+ Chọn chiều cao: ) 3 , 9 ( 0 , 243 0 , 325 )

16

1 12

1 ( ) 16

1 12

1

h

Chọn chiều cao dầm h=0,3(m)

+ Chọn bề rộng: ) 0 , 3 ( 0 , 075 0 , 15 )

4

1 2

1 ( ) 4

1 2

1

b

Chọn chiều rộng dầm b=0,2(m)

Vậy chọn dầm dọc có tiết diện (bxh)=(20x30)cm

- Dầm khung trục 3:

* Nhịp B-C (từ tầng 2 đến tầng 3):

+ Chọn chiều cao: ) 7 , 5 ( 0 , 625 0 , 9375 )

12

1 8

1 ( ) 12

1 8

1

h

Chọn chiều cao dầm h=0,6(m)

+ Chọn bề rộng: ) 0 , 6 ( 0 , 15 0 , 3 )

4

1 2

1 ( ) 4

1 2

1

b

Vậy chọn dầm khung có tiết diện (bxh)=(20x60)cm

* Nhịp A-B (từ tầng 2 đến tầng mái):

+ Chọn chiều cao: ) 7 , 5 ( 0 , 175 0 , 2625 )

12

1 8

1 ( ) 12

1 8

1 ( ) 4

1 2

1

b

Vậy chọn dầm khung có tiết diện (bxh)=(20x35)cm

* Nhịp B-C (tầng mái): chọn theo cấu tạo(bxh)=(20x45)cm

* Dầm xiên: chọn theo cấu tạo (bxh)=(20x30)cm

c/ Sơ bộ chọn tiết diện cột:

- Chọn tiết diện cột theo công thức sơ bộ:

) ( ) 5 1 1 1

R

N x F

n

÷

=

Trang 4

Trong đó: + K: Hệ số xét đến độ ảnh hưởng củađộ lệch tâm.

+ N: Tải trọng tác dụng lên cột, xác định giátrị gần đúng

+ R n: Cường độ chịu nén của bê tông

Theo thực nghiệm tải trọng trên mỗi tầng

) / )(

1500 900

q i = ÷ ta chọn

) / (

F ttai q i

) / (kg m2

900900900

5,26516,84814,742

1,21,11,2

82,4241,73211,52

202020

303040

600600600

900900900

8,95033,67027,909

1,21,11,2

140,08483,46436,77

202020

304040

600800800

900900900

12,63650,81741,068

1,21,11,2

197,78729,11642,8

202020

304040

600800800

Trang 5

3/ Lập sơ đồ tính khung ngang:

Được tính theo sơ đồ khung phẳng, liên kết cứng tại cácnút,liên kết giữa cột và móng là ngàm tại mặt

Trang 6

11

3

2270,227535.1

Sàn

mái

- Vữa xi măng : 0.03x1800

- Bản BTCT: 0.1 x 2500

- Trát trần : 0.015 x1800

1

31

11

3

70,227535,1

11

3

70.227535.1

Dày

200

-Gạch : 0.2 x1800 -Vữa trát :0.015x1800 x2mặt

1.11.3

396.070,2

2

Lan can - Gạch : 0.1 x1800

- Vữa trát : 0.015x1800x2mặt

1,11,3

198.070,2

Trang 7

Cộng 268.

2 c/ Tải trọng trên 1m các cấu kiện :

- vữa trát: ((0.3-0.1)x2 + 0.2 )) x 0.015 x1800

1.11.3

11021

1.11.3

13825

1.11.3

192,531,59

- vữa trát: ((0.6-0.1)x2 + 0.2 )) x 0.015 x1800

1.11.3

27542,12

1.11.3

11028

1.11.3

16535

1.11.3

22042,1

Trang 8

Cộng 262 d/ Các mặt bằng tĩnh tải và sơ đồ tĩnh tải:

Trang 10

d.1/ Diện tích truyền tải của sàn do dầm dọc

chịu:

- 2 , 993 ( )

2

) 9 , 3 8 , 1

Trang 11

e./ Bảng tính toán tĩnh tải:

Trang 12

e.1/ Tĩnh tải phân bố:

g1 - Trọng lượng bản thân dầm khung tiết diện 200x350:

g7 - Do sàn (B-B’); (B’-C) truyền về dạng tam giác

380,3 x 3,75

1.42 6

g8

- Trọng lượng bản thân dầm xiên tiết

diện 200x300:

131

- Tải trọng do mái + xà gồ truyền

vào dạng hình chữ nhật: 39 x 3,9

131

152, 1

1 e.2/ Tĩnh tải tập trung:

TTT

Trang 13

G1

- Tải trọng bản thân dầm dọc tiết

diện (200x300) kể cả lớp trát: 131 x

3,7

- Do sàn trục (B’-C) truyền về dầm dọc

rồi truyền về khung dạng hình thang:

2 s

5.692,31.310

5

G2

3,7

- Do sàn trục (B’-C) (B’-C) truyền về dầm

dọc rồi truyền về khung dạng hình thang:

2 s

g

2 × × s =2x402,3x3,797

484,73.055

G3

3,7

- Do sàn trục (B’-B) truyền về dầm dọc

2 s

g × s =402,3x3,797

- Do sàn trục (A-B) truyền về dầm dọc

ròi truyền về khung dạng hình thang:

1 s

5.692,31.310

G4

3,7

1 s

Trang 14

Cộng 3.681

G5

3,7

2 s

6.210943

G6

3,7

2 s

g × s =402,3x3,797

1 s

1.204

6.210943

G7

3,7

1 s

Trang 15

- Tải trọng bản thân thành sê nô kể

cả lớp trát:

119 x 3,9

- Do sàn sê nô truyền về: gs × s3

=380x1,755

464,1667

G9

3,7

- Do sàn sê nô truyền về: gs × s3

=380x1,755

2 s

g × s =380x3,797

- Do cột tầng dưới truyền lên: 262x3,6

484,7667

1.443943

G10

3,7

- Do sàn trục (B’-C);(B-B’) truyền về dầm

dọc rồi truyền về khung dạng hình thang:

G11

3,7

2 s

g × s =380x3,797

1 s

g × s =380x2,993

- Do cột tầng dưới truyền lên: 200x3,6

- Do cột treo: 200x1,2

484,71.4431.137,3720240

Trang 16

Cộng 4.025

G12

3,7

1 s

4.2/ Phần hoạt tải:

a/ Hoạt tải trên 1m 2 sàn TCVN (2737 –1995 ):

1,21,21.3

24036097,5

b/ Mặt bằng phân bố và sơ đồ hoạt tải :

Trang 23

c.1/ Hoạt tải phân bố

p3 - Do sàn mái trục (B’-C); (B-B’) truyền

vào dạng tam giác: 97,5x3,75

366

p4

- Do sàn mái trục (A-B) truyền vào

dạng tam giác:

P3 97,5xS2=97,5x3,797- Do sàn trục (B-C) truyền vào: 370

P4 97,5xS1=97,5x2,993- Do sàn trục (A-B) truyền vào: 292

P5 - Do sàn sê nô truyền vào:

97,5xS3=97,5x1,755

171

4.3/ Phần hoạt tải gió:

Trang 24

a/ Cao trình cao nhất của công trình là 15m < 40 m nênchỉ xét thành phần gió tĩnh: Xác định theo TCVN 2737-1995

Công trình: Phân hiệu II, Trường THPT Phan Chu Trinh,huyện Chư Giut, tỉnh Đăk Nông, thuộc khu vực I-A, thuộcđịa hình A

Có : W0 = 65(kG/ m 2 )

c = 0.8 phía đón gió

c = - 0.6 phía khuất gió

γ =1.2 hệ số vượt tải

b =3.9(m) bước khung ( bề rộng đón gió)

- Tải trọng gió đưa về dạng phân bố theo chiều cao vớicường độ phân bố được tính theo công thức : q = W0.k c.γ .b

b/ Phần gió mái:

Với α = 39 , 09o < 60o, tỉ số 1 , 156

6 , 9

1 , 11

phụ lục 6 (TCVN 2737-1995) ta có:

c = -0,25 phía đón gió

c = -0,546 phía khuất gió

Trang 25

Xác định k theo độ cao bằng phương pháp nội suy tađược:

Cao độ Hệ số k

Tải trọng gió ở dạng phân bốPhía đón gió

(qđ )(Kg/m)

Phía khuất gió

(qh )(Kg/m )

Trang 28

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG BÊ TÔNG

CỐT THÉP

A/ KHÁI QUÁT, ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1/ Khái quát điều kiện địa chất công trình

Khu đất xây dựng tương đối bằng phẳng, nền đất phía dưới gồm các lớp đất tương đối đồng nhất Chiều dày ít thay đổi trong mặt bằng xây dựng, không có mựcnước ngầm:

Lớp 1:Á sét chiều dày trung bình 0,6m

Lớp 2: Đất sét chiều dày trung bình 1,2m

Lớp 2: Á sét có chiều dày >20m

Chỉ tiêu cơ học, vật lý các lớp đất như trong bảng:Tên

lớp

đất

H(m)

W

%

Wnha õo

%

Wdẻ o

%

γKN/m3

o II

ϕ KN/cmCII

2

EKN/m2

∆

Á sét 0,6 28 59 45 14,9 1

5 22 6150 2,79Đất

Tên lớp

đất

P(KN/cm

2) e

Trang 29

a/ Lớp 1: Lớp đất Á sét có chiều dày: h = 0,6m, chỉ

tiêu cơ lý được nêu ở bảng trên

Xét chỉ số độ sệt: Is 5928 4545 =−1,214

d

s W W

W W I

Ta có: Is = -1,214< 0, nên lớp đất này ở trạng thái rắn (cứng)

b/ Lớp 2: Lớp đất sét có chiều dày: h = 1,2m, chỉ tiêu

cơ lý được nêu ở bảng trên

Xét chỉ số độ sệt: Is 2142,5 2424 =−1,388

d

s W W

W W I

c/ Lớp 2: Lớp đất Á sét có chiều dày: h > 20m, chỉ

tiêu cơ lý được nêu ở bảng trên

Xét chỉ số độ sệt: Is 3449,8 3737 =−1,833

d

s W W

W W I

3/ Chọn loại nền móng:

Căn cứ vào đặc điểm công trình là nhà lớp học cao

3 tầng Tải trọng công trình truyền xuống móng tương đối lớn, điều kiện địa chất có các chỉ tiêu như đã xét ở trên, ta chọn phương án móng nông trên nền thiên nhiên

Căn cứ vào việc đánh giá địa chất công trình ở trên, ta đặt móng vào lớp đất thứ hai

Tra bảng TCXD 45-78 (bảng 3-5) “Hướng dẫn đồ án nền móng” 2004 Đối với nhà khung bê tông cốt thép có tường chèn:

- Độ lún tuyệt đối giới hạn Sgh = 8cm

Trang 30

- Biến dạng tương đối giới hạn ∆Sgh = 0,001

B/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG

I/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN DƯỚI TRỤC C3 (MÓNG M1)

1/ Số liệu tính toán:

Cường độ chịu nén tính toán: R n =115(kG/cm2)

Cường độ chịu kéo tính toán: R k =90(kG/cm2)

- Cốt thép: d <10, nhómA I có

)/(1800),

/(

2300 kG cm2 R kG cm2

d 10≥ nhóm A có II

)/(2300),

/(

2800 kG cm2 R kG cm2

b/ Tải trọng

Theo bảng tổ hợp nội lực ở kết quả giải khung ta có:

Tải trọng tính toán:

3,56415

,1

1,6515,1

2915

,1

2/ Xác định kích thước đế móng:

*Chọn chiều sâu chôn móng: Dựa vào kết quả

khảo sát địa chất công trình và trạng thái của các

lớp đất tính từ mặt đất tụ nhiên, ta đặt móng trong

lớp đất sét hm=0.6m + 1,2m =1,8m

*Giả thiết chọn bờ rộng móng: b = 1,6m

Cường độ tính toán:

)

.

(

.

2 1

Trang 31

Tra bảng 3-1 “Hướng dẫn đồ án nền và móng” có m1

152,19,146,0

2 1

2 2 1 1

+

×+

×

=+

+

=

h h

h

h γ γ

7,258)

6,2615,5967,148,157,2156,139,0(1

12

7,490

tc sb

h R

N F

Độ lệch tâm e:

141,03

,564

5,0291,

=

×+

= tt tt tt

N

h Q

M

cao móng)

Ta chọn K F =(1+e÷1+2e)=(1,141÷1,282) Vậy chọn K F =1,2

Chọn tỉ số cạnh dài và cạnh ngắn K=l/b = 1,1

562,11

,1

2,1236,2

Vậy kích thước đáy móng : (bxh)=(1,6 x 1,8) (m)

3/ Kiểm tra điều kiện ổn định nền:

Điều kiện kiểm tra:

max = ± +γ

6,39)47,01(38,1708

,122)8,1

141,061(8,16,1

7,490min

Trang 32

So sánh điều kiện kiểm tra ta có:

)/(

P tc = < 1,2xRII=1,2x258,7 =310,44 (KN/m2)

0)/(9,

)/(95,2092

2 min

P

tc tc

152,19,146,0(95,

* Áp dụng phương pháp tính lún theo các lớp phân tố,

ta chia lớp đất dưới đế móng thành các lớp phân tố có chiều dày:

)(4,04

bt i z

bt zi i

gl i z gl zi

σσ

σ = − +

* Độ tính lún theo công thức: n zi gl

i i

* Lập bảng tính toán độ lún:

0

K

bt zi

σKN/

gl zi

σKN/m2

i

E0

(cm

Trang 33

0,801

1 40 0,4 0,5 0,926 33,42 169,458

7040

0,685

2 40 0,8 1 0,722 39,9

132,126

7040 0,513

3 40 1,2 1,5 0,511 46,38

93,513

7040 0,361

4 40 1,6 2 0,358 52,86 65,514

7040

0,257

5 40 2,0 2,5 0,26 59,34 47,58

7040

0,189

6 40 2,4 3 0,195 65,82 35,685

7040

0,143

7 40 2,8 3,5 0,15 72,3 27,45

7040

0,111

8 40 3,2 4 0.118 78,78 21,594

7040

0,088

9 40 3,6 4,5 0,095 85,26 17,385

7040 0,072

10 40 4,0 5 0,079 91,74

14,457

S=3,22(cm)

Ta có độ lún toàn phần:

Trang 34

5a/ Xác định chiều cao móng.

- Quan niệm tính toán: xem móng như 1 bản congson

ngàm tại vị trí tiếp giáp với cổ móng chịu tác dụng của tải trọng là phản lực đất nền

* Chọn kích thước cổ móng:

- Kích thước cột: (200x400) Vậy ta chọn kích thước cổ móng: (250x450)

Trang 35

M 0 tt

Q 0 tt

5a.1/ Xác định chiều cao móng theo điều kiện chịu uốn

của móng:

 Theo phương cạnh dài: l=1,8m

Ta có:

n c

tt tt

R a

l P L

l : chiều dài đáy móng

a c: kích thước cổ móng theo phương cạnh dài l

R n : cường độ chịu nén của bê tông

Ptt : áp lực tính toán trung bình trong phạm vi L

-Aùp lực tính toán ở đáy móng:

(1 6. )

0 min

e l

b

N P

tt

tt = ±

) 196 ( 1 0 , 47 )

8 , 1

141 , 0 6 1 ( 8 , 1 6 , 1

3 , 564

-Aùp lực tính toán ở đáy móng:

( 1) ( max min)

min

tt tt

l

L l P

2

45.08.12

1 =l−a c = − =

8,1

675,08,1(88,

Trang 36

12,28803

,219)

,04,0

8,1575,253675

Vậy chọn: h0 =0,4m, chọn lớp bảo vệ cốt thép: a=50mm

 Theo phương cạnh ngắn: b=1,6m

Ta co:ù

n c

tt tb

R b

b P L

b : chiều rộng đáy móng

b : kích thước cổ móng theo phương cạnh dài b. c

Ta có : 0,675

2

25,06,12

2 =b−b c = − =

196 2

12 , 288 88

, 103 )

,04,0

6,1196675

Vậy chọn: h0 =0,4m, chọn lớp bảo vệ cốt thép: a=50mm

So sánh 2 giá trị h tính được theo 2 phương khác nhau ta 0

chon h0 =0,4 m

Do đó h=0,4+0,05=0,45 (m)

Trang 37

5.a2/ Kiểm tra móng theo điều kiện chọc thủng:

Trang 38

* Điều kiện kiểm tra: N xt ≤N cx

* Lực chống xuyên thủng do lực kéo trong bê tông trên bề tháp xuyên thủng gây ra:

N cx =0.75×R k×b tb×h0

R : cường độ chịu kéo của bê tông k

b : bề rộng trung bình của đáy trên và đáy dưới tb

tháp xuyên thủng

b

275,04,0675,00

2 0

=

× +

−

= +

−

364 , 0 275 , 0 275 , 0 6

P : áp lực tính toán trung bình trong phạm vi và diện tích

đáy móng ngoài tháp xuyên thủng

Ta có:

2

max 2

tt tt

88,10312

,2888

,1

275,08,188,1032

min max

2

m KN

P P

l

c l P

=

−

−+

=

−

−+

=

2

12,288972

,2592

Trang 40

-Thép số 1 theo phương cạnh dài đặt ở dưới.

-Thép số 2 theo phương cạnh ngắn đặt ở trên

-Sơ đồ tính: xem móng như 1 bản côngson ngàm tại vị trí tiếp giáp với cổ móng chịu tác dụng của tải trọng là phản lực đất nền

Trang 41

L B

P ttx b P ttmax x b P ttx l

5.b1/ Theo phương dài.

* Ta có : Mô men tại mặt cắt I-I:

6

03,2192

`1,2882675,06,16

2

L b

M

tt tt

I

I− = × + + = × × × + =

Diện tích cốt thép chịu mô men:

586,94,028009

,0

100625,969

M

F

a

I I

Chọn thép Φ12: 1 thanh có Fa =1,131cm2

Ta có số thanh thép 8,475

131,1

586,

9

10012

16001

1001

=+

−

=

chọn n= 9 thanh

Chiều dài mỗi thanh là: l= 1800 70 1730 − = mm

5.b2/ Theo phương ngắn:

* Ta có : Mô men tại mặt cắt II-II:

372,802

196675

,08,12

,0

100372,809

M

F

a

I I

Chọn thép Φ12: 1 thanh có Fa =1,131cm2

Trang 42

Ta có số thanh thép: 7,04

131,1

97,

7

10012

18001

1001

=+

−

=

thanh

Chiều dài mỗi thanh là: l =1600−70=1530 mm

Thép cổ móng lấy theo cột tầng trên

Trang 44

II/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG ĐÔI DƯỚI TRỤC 3 (MÓNG M2)

1/ Số liệu tính toán:

Cường độ chịu nén tính toán: R n =115(kG/cm2)

Cường độ chịu kéo tính toán: R k =90(kG/cm2)

- Cốt thép: d <10, nhómA I có

)/(1800),

/(

2300 kG cm2 R kG cm2

d 10≥ nhóm A có II

)/(2300),

/(

65,4(KNm)

Q11,08(T) = -10,8(KN) Q22,77(T)

=-27,7(KN)

2/ Xác định kích thước đế móng:

* Chọn chiều cao Hm=0.5m , chon chiều sâu chôn móng

h = 1.8 (m)

* Chọn )2,1 (0,525 1,05)( )

4

12

1()4

12

1(

()

⇔ N l x M M N x Q h Q h

05,0)7,278,10()(2164,659,24)1

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	4,33 MB