Đồ án môn học kết cấu btct công trình dân dụng khung bê tông cốt thép

Khi sàn có tỉ lệ cạnh dài so với cạnh ngắn nhỏ hơn hoặc bằng 2 thì sàn này được tính toán toán theo sàn làm việc theo cả 2 phương.. Các b ước tính toán nội lực sàn một phương Trong s

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

1

PH Ụ LỤC

I SỐ LIỆU ĐẦU BÀI 2

CHƯƠNG I: TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 3

1.TIÊU CHUẨN TÍNH TOÁN 3

2.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 3

2.1 Bê tông 3

2.2 Thép 3

2.3 Tĩnh tải 4

2.4 Hoạt tải 7

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN SÀN BTCT 9

SỐ LIỆU 9

1.1.Giả đinh chiều dày của bản sàn 9

1.2.Vật liệu 9

TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 9

2.1 Phân chia ô sàn 9

2.2 Mô tả mặt bằng sàn: 13

2.3 Các bước tính toán sàn: 14

TÍNH TOÁN SÀN ĐẠI DIỆN: 16

3.1 Tính toán sàn 1 phương S11 16

3.2 Tính toán sàn 2 phương S4 21

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUNG BTCT 31

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 31

1.1.Số liệu đề bài : 31

1.2.Vật liệu : 31

CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG CÔNG TRÌNH: 31

2.1.Cấu tạo và phân tích mặt bằng: 31

2.2.Cấu tạo và phân tích trên mặt đứng: 32

CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIÊN CẤU KIỆN CỦA KHUNG 33

3.1.Chọn sơ bộ tiết diện dầm 33

3.2.Chọn sơ bộ tiết diện cột 34

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 36

4.1.Tải trọng đứng 37

4.2.Tải trọng ngang (tải gió) 38

SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI 39

TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 6 40

6.1.Tải trọng đứng: 40

6.2.Tải trọng ngang 48

6.3.Xác định nội lực 48

6.4.Các trường hợp tải trọng 48

6.5.Tổ hợp tải trọng 49

6.6.Sơ đồ chất tải 50

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN KHUNG 57

7.1.Tính toán cột khung 57

7.2.Tính toán dầm khung 62

TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 6 65

8.1.Tính toán và thiết kế cột 65

8.2.tính toán và bố trí thép dầm 70

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt nam

KHOA CÔNG NGHỆ Độclập – Tự do – Hạnhphúc

-oOo - -oOo -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BTCT CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG

KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

I S Ố LIỆU ĐẦU BÀI

(m)

Chi ều cao H2

(m)

Vùng gió

Mặt đứng khung trục 6

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

3

CHƯƠNG I:

1 TIÊU CHU ẨN TÍNH TOÁN

Công việc thiết kế phải tuân theo các quy phạm, các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước Việt Nam quy định đối với ngành xây dựng Những tiêu chuẩn sau đây được áp dụng trong quá trình tính toán các phần sau này:

+ TCVN: 2737 – 1995, tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép

+ TCVN: 5574 – 2018, kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế + Sổ tay thực hành kết cấu công trình_PGS.TS Vũ Mạnh Hùng

+ Giáo trình kết cấu bê tông công trình dân dụng_Ths Hồ Ngọc Tri Tân

2 S Ố LIỆU TÍNH TOÁN

2.1 Bê tông

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 cho cả dầm, sàn và cột

+ Cường độ chịu nén: R b = 11.5 (MPa) ≈ 115 (daN/cm2 )

+ Cường độ chịu kéo: R bt = 0.9 (MPa) ≈ 9 (daN/cm 2)

+ Modul đàn hồi: Eb = 27.5x103 Mpa ≈ Eb = 27.5x104 (daN/cm 2 )

(theo TCVN 5574:2018)

2.2 Th ép

Chọn thép CB240-T cho thép sàn và cốt đai dầm, với các thông số sau

+ Cường độ chịu kéo Rs= 210 (MPa) ≈ 2100 (daN/cm2 )

Rsw= 170 (Mpa) ≈ 1700 (daN/cm2 )

+ Cường độ chịu nén: Rsc= 210 (Mpa) ≈ 2100 (daN/cm2 )

+ Modul đàn hồi: Es = 20x104(Mpa) ≈ 20x105 (daN/cm 2 )

Chọn thép CB400-V cho cốt dọc dầm, cột:

+ Cường độ chịu kéo Rs= 350 (MPa) ≈ 3500 (daN/cm2 )

Rsw= 280 (Mpa) ≈ 2800 (daN/cm 2 )

+ Cường độ chịu nén: Rsc= 350 (Mpa) ≈ 3500 (daN/cm2 )

+ Modul đàn hồi: Es = 21x104 (Mpa) ≈ 21x105 (daN/cm 2 )

(theo TCVN 5574:2018)

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

Tĩnh tải là tải trọng tác dụng không thay đổi trong suốt quá trình làm việc của kết cấu cong trình như: trọng lượng bản than kết cấu, các vách ngăn,…

Tĩnh tải được tính như sau:

g tt = n  γ  δ ( daN/m 2 )

Trong đó:

n: hệ số vượt tải

γ: trọng lượng đơn vị vật liệu (daN/m2)

δ: độ dày lớp vật liệu (m)

Bảng 1.1 - Trọng lượng đơn vị một số loại vật liệu (daN/m 3 )

Tĩnh tải sàn tầng điển hình

+ Gạch Ceramic 20x20x1cm

+ Vữa lát gạch #75 dày 2cm

+ Sàn BTCT dày 10cm

+ Vữa trát trần #75 dày 1,5cm

Bảng 1.2 Tĩnh tải tính toán sàn tầng

Các lớp cấu tạo sàn Bề dày 

Trọng lượng riêng  Hệ số vượt tải

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

+ Vữa trát trần #75 dày 1.5cm

Bảng 1.3 Tĩnh tải tính toán sàn vệ sinh

Các lớp cấu tạo sàn Bề dày 

Trọng lượng riêng  Hệ số vượt tải

+ Vữa trát trần #75 dày 1.5cm

Bảng 1.4 Tĩnh tải tính toán sàn vệ sinh

Các lớp cấu tạo sàn Bề dày 

Trọng lượng riêng  Hệ số vượt tải

+ Lớp vữa tạo độ dốc

+ Lớp màng chống thấm dày 0.8cm

+ Sàn BTCT dày 8cm

+ Vữa trát trần #75 dày 1.5cm

Bảng 1.5 Tĩnh tải tính toán sàn sê nô

Các lớp cấu tạo sàn Bề dày  Trọng lượng riêng  Hệ số vượt tải

T ĩnh tải do tường xây trên sàn:

Tĩnh tải tường ngăn dày 100mm phân bố đều lên sàn = gt

s

S là diện tích ô sàn chịu tải trọng tường ngăn (m2)

gt: trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải phân bố đều trên sàn (cách tính này đơn giản mang tính chất gần đúng) và được tính theo công thức sau :

𝑔𝑡 = 𝑛 × 𝛾 × 𝐿𝑡× 𝐻𝑡 (𝑑𝑎𝑁) Trong đó :

Lt: Chiều dài tường;

Ht: Chiều cao tường;

: Trọng lượng đơn vị của khối gạch xây; Với tường gạch ống 100

 = 1800 (daN/m3);

n : Hệ số vượt tải, chọn n=1,2

Bảng 1.6: Tải trọng do tường ngăn xây trên sàn

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

+ ptt: hoạt tải tính toán (daN/m2)

+ ptc: hoạt tải tiêu chuẩn (daN/m2)

+ n: hệ số vượt tải

• Nếu ptc 200 (daN/m2) thì lấy n=1.2;

• Nếu ptc < 200 (daN/m2) thì lấy n=1.3;

B ảng 1.7 Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn tầng

STT Phòng chức năng tiêu chuẩn p Hoạt tải tc

(daN/m 2 )

Hệ số vượt tải n

Hoạt tải tính toán p tt

Lớp nước chứa trong sênô: dày 30 cm

Bảng 1.8 Tải trọng nước chứa trong sê nô

SÊ

NÔ

Rộng (m) Cao (m)  (daN/m 3 ) n Tải trọng (daN/m 2 )

 Hoạt tải sê nô: Ptt = 288 + 90 = 378 daN/m2

Bảng 1.9 Bảng cường độ tính toán và modul đàn hồi của bê tông

CẤP ĐỘ

BỀN

CƯỜNG ĐỘ

CHỊU KÉO Rbt daN/cm2

CƯỜNG ĐỘ

CHỊU NÉN Rbt daN/cm2

MODUN ĐÀN HỒI EdaN/cm2

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

Bảng 1.10: Bảng cường độ tính toán của thép

NHÓM

THÉP

CƯỜNG ĐỘ

CHỊU KÉO Rs daN/cm2

CƯỜNG ĐỘ

CHỊU NÉN Rst daN/cm2

CỐT NGANG, XIÊN Rsw daN/cm2

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

1.1 Giả đinh chiều dày của bản sàn

Ta tiến hành giả định chiều dày bản sàn theo kinh nghiệm như sau: Chọn sàn S4 (4x5.9m) có diện tích lớn nhất tính và chọn sơ bộ cho tất cả sàn khác

ℎ𝑠 = (401 ÷501) 𝐿1=(0.100.08) => chọn 10cm

1.2 V ật liệu

Bê tông B20 cho sàn, dầm và cột

Thép: CB240-T (lẫn CB400-V) cho sàn và cốt đai dầm, CB400-V cho cốt dọc dầm và cột

T ÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

2.1 Phân chia ô sàn

Dựa vào kích thước, tải trọng tác dụng và dạng liên kết của các ô sàn ta đánh số hiệu ô sàn như hình

Hình 2.1: Mặt bằng phân chia ô sàn tầng lầu

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

vào hệ dầm xung quanh, do đó tất cả các sàn được tính toán theo dạng sơ đồ 9 (4 cạnh ngàm)

Do sàn có 4 cạnh ngàm nên ta dựa vào tỷ số α =L2

L1 để chia ô sàn ra làm 2 loại sàn một phương và sàn hai phương

Sàn m ột phương: là loại sàn làm việc chịu uốn theo một phương rất lớn so với

phương còn lại Khi sàn có tỉ lệ cạnh dài so với cạnh ngắn không nhỏ hơn 2 thì sàn

đó có thể xem là sàn một phương Phương cạnh ngắn là phương làm việc chính của sàn

Sàn hai phương: là loại sàn có hai phương làm việc chịu uốn không chênh lệch

nhiều Khi sàn có tỉ lệ cạnh dài so với cạnh ngắn nhỏ hơn hoặc bằng 2 thì sàn này được tính toán toán theo sàn làm việc theo cả 2 phương Với phương ngắn vẫn là phương chịu lực chính

Bảng 2.1 Bảng so sánh sàn 1 phương và sàn 2 phương

Sàn 1 phương ( Đúng một trong 2 ý sau)

Sàn 2 phương ( Đúng cả 2 ý sau)

• - Tỷ lệ cạnh dài trên cạnh ngắn > 2

• - Liên kết có ở ≤ 2 cạnh đối diện nhau

+ - Tỷ lệ cạnh dài trên cạnh ngắn ≤ 2 + - Liên kết có ở ≥ 2

S7 4.00 4.70 1.18 Sàn 2 phương Phòng làm việc

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

- Nh ận xét: Dựa vào bảng phân loại ô sàn các tầng ở trên thì ta thấy:

+ Ô sàn S3, S11 làm việc theo sàn một phương

+ Các ô sàn còn lại tính theo sàn hai phương do đó ta chỉ tính đại diện 1 ô sàn sau

đó tương tự bố trí cho ô sàn còn lại

Bảng 2.3 : Tổng hợp tĩnh tải và hoạt tải lên từng ô sàn tầng lầu

Ô

sàn Chức Năng L 1 L2 L2/L1 Loại sàn tường Tải (daN/m Hoạt tải 2 )

Tỉnh tãi (daN/m 2 )

Tổng tỉnh tải và hoạt tải

S1 P.Làm việc 3.70 4.70 1.27 phương Sàn 2 0 240 373 613 S2 P.Làm việc 3.00 5.90 1.97 phương Sàn 2 0 240 373 802S3 P.Làm việc 1.00 5.90 5.90 phương Sàn 1 0 240 373 613S4 P.Làm việc 4.00 5.90 1.48 phương Sàn 2 0 240 373 613S5 P.Làm việc 3.70 4.00 1.08 phương Sàn 2 0 240 373 613S6 P.họp 4.00 5.90 1.48 Sàn 2

S7 P.Làm việc 4.00 4.70 1.18 phương Sàn 2 0 240 373 613S8 P.Làm việc 3.70 5.90 1.59 phương Sàn 2 0 240 373 613S9 WC 1.20 2.20 1.83 Sàn 2

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

P.Làm việc 1.20 1.50 1.25 phương 240

S11 Ban công 1.00 4.00 4.00 Sàn 1

S12 P.Làm việc 2.20 2.80 1.27 phương Sàn 2 270 240 373 883S13 P.Làm việc 3.70 5.60 1.51 phương Sàn 2 0 240 373 613S14 Kho 4.00 5.60 1.40 Sàn 2

S15 P.Làm việc 4.00 5.60 1.40 phương Sàn 2 0 240 373 613S16 Sảnh 3.80 5.60 1.47 Sàn 2

S22 Hành lang 2.50 3.70 1.48 phương Sàn 2 204 360 373 937

H ình 2.2: Mặt bằng phân chia ô sàn tầng mái

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

Nhận xét: Dựa vào bảng phân loại ô sàn tầng áp mái ở trên thì ta thấy:

Các ô sàn M1→ M9 làm việc theo sàn hai phương, do đó ta chỉ tính đại diện 1 ô sàn sau

đó tương tự bố trí cho ô sàn còn lại Vì ở đây sàn hai phương chỉ chịu lực theo phương cạnh ngắn L1

Các ô sàn còn lại tính theo sàn một phương

2.2 Mô t ả mặt bằng sàn:

Tính toán thuyết minh cụ thể cho sàn S4 là sàn đại diện cho loại sàn 2 phương và sàn S11 đại diện cho loại sàn 1 phương Tương tự, dựa vào cách tính của 2 sàn đại diện trên ta lập bảng tính bằng phần mềm Excel để tính cho các sàn còn lại

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

+ Sử dụng bêtông cốt thép đổ toàn khối

+ Bêtông B20 : Rb = 115 (daN/cm2)

+ Thép sàn nhóm CB240-T: Rs =2100 (daN/cm2) (Theo TCVN 5574-2018) + Chiều dày các sàn được chọn là : hS = 10 cm = 100 mm

2.3 Các b ước tính toán sàn:

a S ự làm việc của bản:

Bản là một trong những bộ phận chính của sàn Bản được kê lên dầm, dầm chia bản thành từng ô, tuỳ theo tỉ số L2/L1 của ô sàn (giả sử L2>L1) và liên kết các cạnh

mà bản bị uốn theo 1 hay 2 phương

Gọi L1, L2 là chiều dài theo phương ngắn và phương dài của ô sàn

b Các b ước tính toán nội lực sàn một phương

Trong sàn một phương tải trọng truyền chủ yếu theo phương ngắn do đó khi tính toán có thể tưởng tượng cắt bản thành dãy rộng 1m theo phương ngắn để xác định nội lực và tính toán cốt thép chịu lực đặt theo phương L1, cốt thép đặt theo phương L2 là

cốt thép cấu tạo Tính toán như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật b x h = 100 x hs

và có ngàm ở hai đầu

Mômen dương lớn nhất ở giữa nhịp:

𝑀1 =𝑞𝑙242

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

15

Moment âm lớn nhất ở gối:

𝑀𝐼 =𝑞𝑙212q: là tải trọng phân bố trên bản (daN/m)

+ Điều kiện tránh phá hoại giòn(dẻo): μmin< μ < μmax

Bố trí thép: Cốt thép được tính toán và bố trí theo các công thức, nhưng ở đây chỉ tính cốt thép chịu mômen dương và âm theo phương cạnh ngắn, phương dài chỉ bố trí thép cấu tạo ( 8a200 ) hoặc (1/4 A s tính toán)

c Các b ước tính toán nội lực sàn hai phương

Cắt bản ra dãy rộng 1m theo cả hai phương để tính toán

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

M1 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh ngắn

M2 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh dài

MI : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh ngắn

MII : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh dài

L1: Chiều dài cạnh ngắn của bản, L2: Chiều dài cạnh dài của bản

Với các hệ số m91, m92, k91, k92 tra bảng phụ lục 1 trong giáo trình kết cấu bê tông công trình dân dụng_Ths Hồ Ngọc Tri Tân

p: hoạt tải của sàn (daN/m2)

g: tĩnh tải của sàn, tính từ các lớp cấu tạo sàn (daN/m2)

TÍNH TOÁN SÀN ĐẠI DIỆN:

= 4 >2  Sàn làm việc một phương theo cạnh ngắn

Bản được tính như cấu kiện 2 đầu ngàm Cắt bản theo phương cạnh ngắn với chiều rộng b = 1m, ta tính tải phân bố đều ứng với bản rộng 1m

Hình 2.3: Sơ đồ tính sàn 1 phương

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

+ Thép ∅ < 10 sử dụng thép CB240-T có Rs = 2100 daN/cm2; Rsw = 1700 daN/cm2;

Es = 20×105 Tra theo TCVN 5574-2018 ta tìm được 𝛼𝑅 = 0.426 và 𝜉𝑅 = 0.615 cho bê tông cấp độ bền B20

Chọn bề dày sàn: hs = 10 cm

Chọn lớp bảo vệ a = 1.5 cm → h0 = 10 – 1.5 = 8.5 cm

a Tính thép ch ịu moment dương M 1 = 35.54 (daN m) theo phương cạnh ngắn L 1

+ Chọn thép ∅6a200 mm (As = 1.42 cm2) bố trí thớ dưới

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép

+ Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:

+ 𝜇𝑚𝑖𝑛 = 0.1% < 𝜇 < 𝜇𝑚𝑎𝑥 (Thỏa điều kiện hàm lượng)

+ Số thanh thép chịu moment âm theo phương cạnh ngắn:

𝑛 = 𝐿2

𝑎 + 1 =4000200 + 1 = 21 (thanh)

Lưu ý: Đối với thép chịu moment dương và âm theo phương cạnh dài, ta chỉ bố

trí lần lượt thép cấu tạo ∅6a200 và ∅8a200mm hoặc 1/4 As tính toán

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS HỒ NGỌC TRI TÂN

19

Hình 2.4: Mặt bằng bố trí thép sàn 1 phương ô S11

H ình 2.5: Mặt cắt A-A

H ình 2.6: Mặt cắt B-B

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

(daN/m2) (m) (daN.cm) (cm) (cm) (MPa) (MPa) (cm2)  a (m.m) (cm2)

S3 373 1.0 2554 8.5 100 11.5 210 0.003 0.998 0.14 6 200 1.42 0.17 Th ỏa

240 5108 8.5 100 11.5 210 0.006 0.997 0.29 8 200 2.52 0.30 S11 373 1.0 3554 8.5 100 11.5 210 0.004 0.998 0.20 6 200 1.42 0.17 Th ỏa

480 7108 8.5 100 11.5 210 0.009 0.996 0.40 8 200 2.52 0.30

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

− Chọn lớp bảo vệ a = 1.5 cm → h0 = 10 – 1.5 = 8.5 cm

− Vậy bản thuộc loại bản ngàm bốn cạnh

− Cắt bản theo hai phương vuông góc cạnh ngắn và cạnh dài với chiều rộng là b =

+ Thép ∅ < 10 sử dụng thép CB240-T có Rs = 2100 daN/cm2; Rsw = 1700 daN/cm2;

Es = 20×105 Tra theo TCVN 5574-2018 ta tìm được 𝛼𝑅 = 0.426 và 𝜉𝑅 = 0.615 cho bê tông cấp độ bền B20

+ Thép ∅ ≥ 10 sử dụng thép CB400-V có Rs =3500 daN/cm2; Rsw = 2800 daN/cm2;

Es = 21×105 Tra theo TCVN 5574-2018 ta tìm được 𝛼𝑅 = 0.372 và 𝜉𝑅 = 0.493 cho bê tông cấp độ bền B20

Chọn bề dày sàn: hs = 10 cm

Chọn lớp bảo vệ a = 1.5 cm → h0 = 10 – 1.5 = 8.5 cm

Tính thép ch ịu moment dương M 1 = 301.49 (daN m) theo phương cạnh ngắn L 1

+ Ta chọn thép Ø8a200mm với As = 2.52 cm2 (Ta bố trí thớ dưới)

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

+ Vậy μmin = 0.1% < μ < μmax = 3.37% (thỏa điều kiện hàm lượng)

+ Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:

𝑛 = 𝐿𝑎2+ 1 = 4700200 + 1 = 24.5 → 𝑡𝑎 𝑐ℎọ𝑛 25 𝑡ℎ𝑎𝑛ℎ

Tính thép ch ịu moment dương M 2 = 138.59 (daNm) theo phương cạnh dài L 2

Bố trí nằm trên thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn

 h0 = h - a -  =10 – 1.5- 0.6 = 7.9 cm (với  là đường kính thép sàn chịu momnet dương M1theo phương cạnh ngắn L1)

+ Ta chọn thép Ø6a200mm với As = 1.42 cm2 (Ta bố trí thớ dưới)

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

𝜇 = 𝑏 × ℎ𝐴𝑠

0× 100% = 100 × 7.9 × 100% = 0.18%1.42

𝜇𝑚𝑎𝑥 =𝜉𝑅𝑅× 𝑅𝑏

𝑠 × 100% =0.615 × 1152100 × 100% = 3.37%

+ Vậy μmin = 0.1% < μ < μmax = 3.37% (thỏa điều kiện hàm lượng)

+ Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh dài:

→ Thỏa điều kiện cốt đơn

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

→ 𝜁 = 0.5 × (1 + √1 − 2𝛼𝑚) = 0.5 × (1 + √1 − 2 × 0.081) = 0.958

𝐴𝑠 =𝜁 × 𝑅𝑀1

𝑠× ℎ0 =0.958 × 3500 × 8.5 = 2.37 67415 (𝑐𝑚2)

+ Ta chọn thép Ø10a200mm với As = 3.93 cm2 (Ta bố trí thớ trên ở gối ra 1/4 nhịp)

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

+ Vậy μmin = 0.1% < μ < μmax = 1.62 % (thỏa điều kiện hàm lượng)

+ Số thanh thép chịu moment âm theo phương cạnh ngắn:

+ Ta chọn thép Ø8a200mm với As = 2.52 cm2 (Ta bố trí thớ trên ở gối ra 1/4 nhịp)

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

𝜇 = 𝑏 × ℎ𝐴𝑠

0× 100% = 100 × 8.5 × 100% = 0.30%2.52

𝜇𝑚𝑎𝑥 =𝜉𝑅𝑅× 𝑅𝑏

𝑠 × 100% =0.615 × 1152100 × 100% = 3.37%

+ Vậy μmin = 0.1% < μ < μmax = 3.37% (thỏa điều kiện hàm lượng)

+ Số thanh thép chịu moment âm theo phương cạnh dài:

𝑛 = 2 ×𝐿𝑎 + 1) = 2 × (1 3700200 + 1) = 39 → 𝑡𝑎 𝑐ℎọ𝑛 40 𝑡ℎ𝑎𝑛ℎTương tự lập bảng tính bằng Excel để tính và bố trí thép cho các ô sàn 2 phương còn lại

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

25

Hình 2.8: Mặt bằng bố trí thép sàn 2 phương ô S4

Hình 2.9 Mặt cắt A-A

Hình 2.10 M ặt cắt B-B

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

M2 5186 7.7 100 11.5 210 0.008 0.996 0.32 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 43053 8.5 100 11.5 210 0.052 0.973 2.48 8 150 3.35 0.39 Thỏa

MII 11219 8.5 100 11.5 210 0.014 0.993 0.63 8 200 2.52 0.30 Thỏa S4 M1 30149 8.5 100 11.5 210 0.036 0.982 1.72 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 13859 7.9 100 11.5 210 0.019 0.990 0.84 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 67415 8.5 100 11.5 350 0.081 0.958 2.37 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 30785 8.5 100 11.5 210 0.037 0.981 1.76 8 200 2.52 0.30 Thỏa S5 M1 17346 8.5 100 11.5 210 0.021 0.989 0.98 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 14969 7.9 100 11.5 210 0.021 0.989 0.91 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 40354 8.5 100 11.5 210 0.049 0.975 2.32 8 150 3.35 0.39 Thỏa

MII 34548 8.5 100 11.5 210 0.042 0.979 1.98 8 200 2.52 0.30 Thỏa

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

M2 16733 7.9 100 11.5 210 0.023 0.988 1.02 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 53612 8.5 100 11.5 350 0.065 0.967 1.86 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 38561 8.5 100 11.5 210 0.046 0.976 2.21 8 200 2.52 0.30 Thỏa S8 M1 27459 8.5 100 11.5 210 0.033 0.983 1.56 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 10866 7.9 100 11.5 210 0.015 0.992 0.66 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 60673 8.5 100 11.5 350 0.073 0.962 2.12 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 24060 8.5 100 11.5 210 0.029 0.985 1.37 8 200 2.52 0.30 Thỏa S9 M1 2974 8.5 100 11.5 210 0.004 0.998 0.17 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 887 7.9 100 11.5 210 0.001 0.999 0.05 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 6437 8.5 100 11.5 210 0.008 0.996 0.36 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 1933 8.5 100 11.5 210 0.002 0.999 0.11 8 200 2.52 0.30 Thỏa S10 M1 2284 8.5 100 11.5 210 0.003 0.999 0.13 6 200 1.42 0.17 Thỏa

S12 M1 7832 8.5 100 11.5 210 0.009 0.995 0.44 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 4871 7.9 100 11.5 210 0.007 0.997 0.29 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 17891 8.5 100 11.5 210 0.022 0.989 1.01 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 11109 8.5 100 11.5 210 0.013 0.993 0.63 8 200 2.52 0.30 Thỏa S13 M1 26368 8.5 100 11.5 210 0.032 0.984 1.50 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 11634 7.9 100 11.5 210 0.016 0.992 0.71 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 58807 8.5 100 11.5 350 0.071 0.963 2.05 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 25784 8.5 100 11.5 210 0.031 0.984 1.47 8 200 2.52 0.30 Thỏa S14 M1 37303 8.5 100 11.5 210 0.045 0.977 2.14 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 19007 7.7 100 11.5 210 0.028 0.986 1.19 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 66257 8.5 100 11.5 350 0.080 0.958 2.32 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 42632 8.5 100 11.5 210 0.051 0.974 2.45 8 150 3.35 0.39 Thỏa S15 M1 28836 8.5 100 11.5 210 0.035 0.982 1.64 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 14692 7.7 100 11.5 210 0.022 0.989 0.92 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 51217 8.5 100 11.5 350 0.062 0.968 1.78 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 32955 8.5 100 11.5 210 0.040 0.980 1.88 8 200 2.52 0.30 Thỏa S16 M1 32538 8.5 100 11.5 210 0.039 0.980 1.86 8 200 2.52 0.30 Thỏa

M2 15161 7.7 100 11.5 210 0.022 0.989 0.95 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 72844 8.5 100 11.5 350 0.088 0.954 2.57 10 200 3.93 0.46 Thỏa

MII 33723 8.5 100 11.5 210 0.041 0.979 1.93 8 200 2.52 0.30 Thỏa

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

M2 9768 7.9 100 11.5 210 0.014 0.993 0.59 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 38696 8.5 100 11.5 210 0.047 0.976 2.22 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 22291 8.5 100 11.5 210 0.027 0.986 1.27 8 200 2.52 0.30 Thỏa S19 M1 11817 8.5 100 11.5 210 0.014 0.993 0.67 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 5432 7.9 100 11.5 210 0.008 0.996 0.33 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 26423 8.5 100 11.5 210 0.032 0.984 1.50 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 12066 8.5 100 11.5 210 0.015 0.993 0.68 8 200 2.52 0.30 Thỏa S20 M1 15027 8.5 100 11.5 210 0.018 0.991 0.85 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 5864 7.9 100 11.5 210 0.008 0.996 0.35 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 33132 8.5 100 11.5 210 0.040 0.980 1.89 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 12974 8.5 100 11.5 210 0.016 0.992 0.73 8 200 2.52 0.30 Thỏa S21 M1 14428 8.5 100 11.5 210 0.017 0.991 0.82 6 200 1.42 0.17 Thỏa

S22 M1 18063 8.5 100 11.5 210 0.022 0.022 1.02 6 200 1.42 0.17 Thỏa

M2 8303 7.9 100 11.5 210 0.012 0.012 0.50 6 200 1.42 0.18 Thỏa

MI 40389 8.5 100 11.5 210 0.049 0.050 2.32 8 200 2.52 0.30 Thỏa

MII 18444 8.5 100 11.5 210 0.022 0.022 1.05 8 200 2.52 0.30 Thỏa

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

31

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

− Chiều cao tầng trệt: 3.8m (từ cos ±0.000 đến sàn lầu 1)

− Chiều cao các tầng lầu là 3.6m

1.2 Vật liệu :

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 cho cả dầm và cột, với các thông số sau:

+ Cường độ chịu nén: R b = 11.5 (MPa) ≈ 115 (daN/cm2 )

+ Cường độ chịu kéo: R bt = 0.9 (MPa) ≈ 9 (daN/cm 2)

+ Modul đàn hồi: Eb = 27,5x103 Mpa ≈ Eb = 27,5x104 (daN/cm 2 )

Sử dụng thép CB240-T cho cốt đai dầm và cột, với các thông số sau

+ Cường độ chịu kéo Rs= 210 (MPa) ≈ 2100 (daN/cm 2 )

Rsw= 170 (Mpa) ≈ 1700 (daN/cm2 )

+ Cường độ chịu nén: Rsc= 210 (Mpa) ≈ 2100 (daN/cm2 )

+ Modul đàn hồi: Es = 20x104(Mpa) ≈ 20x105 (daN/cm 2 )

Sử dụng thép CB400-V cho cốt dọc dầm và cột, với các thông số sau:

+ Cường độ chịu kéo Rs= 350 (MPa) ≈ 3500 (daN/cm 2 )

Rsw= 280 (Mpa) ≈ 2800 (daN/cm2 )

+ Cường độ chịu nén: Rsc= 350 (Mpa) ≈ 3500 (daN/cm 2 )

+ Modul đàn hồi: Es = 21x104 (Mpa) ≈ 21x105 (daN/cm 2 )

2.1 Cấu tạo và phân tích mặt bằng:

Tải trọng tác dụng lên khung gồm có tĩnh tải, hoạt tải sử dụng và hoạt tải gió Khung được phân tích bằng phần mềm Sap2000 Tìm nội lực cho tất cả các phần tử sau đó tiến hành tính toán và thiết kế dầm, cột cho khung trục

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

Trong công trình có rất nhiều khung trục, trong khuôn khổ ĐỒ ÁN BÊ TÔNG

CỐT THÉP ta chỉ tính đại diện khung trục 6

2.2 Cấu tạo và phân tích trên mặt đứng:

Khung của công trình là khung bêtông cốt thép đổ toàn khối

Khung có 2 bộ phận chính là cột và dầm khung chịu lực Liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm, các nút khung là các nút cứng

Khung chịu tải trọng thẳng đứng (tải trọng công trình, hoạt tải sử dụng) và tải

trọng ngang (tải trọng gió)

Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình, là kết cấu quan trọng trong công trình

vì nó chống đỡ, tiếp nhận tải trọng từ sàn và các bộ phận khác rồi truyền xuống móng Tính nội lực cho khung bằng SAP2000, sơ đồ tính của khung là khung phẳng

Dựa vào sơ đồ mặt bằng của công trình ta thấy rằng 2 phương của công trình có kích thước khác nhau Do đó 2 phương làm việc của công trình chênh lệch nhau nhiều,

vì vậy ta có thể chọn tiết diện cột của khung là cột có tiết diện không đều Cấu tạo

và không gian chức năng của từng ô sàn ở các tầng 2, tầng 3, tầng 4 giống nhau Do

vậy, chỉ cần tính các cấu kiện của một tầng nào đó đại diện cho 4 tầng trên Sơ đồ khung như sau

Hình 3.1: Sơ đồ khung trục 6

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

33

3.1 Ch ọn sơ bộ tiết diện dầm

1

L Chọn sơ bộ bề rộng dầm theo công thức:

112

12

1

h Bảng 3.1 : Sơ bộ tiết diện dầm khung trục 6

Nh ịp L (m)

ch ọn (m)

ch ọn (m)

𝑳𝟏𝟎

𝑳𝟏𝟐

𝑳𝟏𝟔

3.2 Chọn sơ bộ tiết diện cột

Ta tính dồn tải đến chân cột tầng trệt của các cột điển hình (cột biên, cột góc, cột

ở giữa công trình) rồi tính sơ bộ tiết diện cột theo công thức:

Với: k – hệ số điều chỉnh (cho cột chịu nén lệch tâm) lấy 1.2÷ 1.5

N – tổng lực dọc tác dụng lên cột, do chưa giải kết cấu nên chưa biết chính xác mà chỉ có thể ước lượng bằng cách tính sơ bộ tải tác dụng lên sàn, dầm rồi truyền vào cột theo nguyên tắc chia đôi

Sơ đồ phạm vi truyền tải vào cột

Tiết diện cột nên chọn theo tỉ lệ h=12𝑏 Nếu công trình dạng mặt bằng vuông, độ lệch tâm ít nên chọn tiết diện vuông h=b, nếu dạng mặt bằng chữ nhật chênh lệch nhịp theo 2 phương nhiều (lệch tâm nhiều) nên chọn tiết diện chữ nhật nhưng h/b không nên quá 3 lần vì sẽ làm cho cột có độ mảnh ngang lớn

Giảm tiết diện cột theo từng tầng (hoặc 2 tầng) mỗi lần 5 10  cm tùy đặc điểm

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

→ Chọn tiết diện (20x20) cm, có F= 400 cm2

Tính sơ bộ cột giữa D-6

- Diện tích truyền tải:

Si= 3.9x2.8 + 2x2.95= 16.82 m2

Downloaded by Con Ca (concaconlonton01@gmail.com)

- Tĩnh tải sàn và hoạt tải sàn:

→ Chọn tiết diện (20x40), có F= 800 cm2

B ảng 3.2: Sơ bộ tiết diện cột khung trục 6

Loại cột Phần tử h (cm) b (cm)

Cột giữa Cột tầng 1,2 40 20

Cột tầng 3,4 30 20 Cột biên Cột tầng 1,2 20 20

Cột tầng 3,4 20 20

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

Tải trọng tác dụng vào khung gồm tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang Tải trọng theo phương thẳng đứng gồm các tải của công trình và hoạt tải trong quá trình thi công và sử dụng công trình; Ngoài tải bản thân, các cấu kiện chịu các tải trọng từ các cấu kiện khác truyền vào như từ các ô sàn truyền tải vào dầm, dầm truyền vào cột (xem các sơ đồ truyền tải bên dưới, với góc truyền tải 45˚ phân thành tải truyền vào

có dạng tam giác hoặc hình thang) Tải trọng theo phương ngang chủ yếu là do áp lực gió tác dụng lên tường chắn và từ tường truyền vào hàng cột biên của khung

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CBHD: ThS H Ồ NGỌC TRI TÂN

37

4.1 Tải trọng đứng

Tải sàn truyền vào dầm: tĩnh tải sàn được tính từ cấu tạo sàn trong phần số liệu, dạng truyền tải là hình thang hoặc tam giác, qui thành phân bố đều Những ô sàn 1 phương ta xem như phân bố đều theo phương cạnh ngắn (hoặc có thể tính theo ô sàn

2 phương với phương ngắn là 1 tam giác rất nhỏ)

Các công thức qui đổi tải:

+ Tải phân bố dạng hình thang: 1

V ới: q: tải tác dụng lên sàn (có thể là tĩnh tải hoặc hoạt tải) (kg/m2)

k: hệ số quy đổi:

Nếu tải truyền từ hai phía dầm giống nhau (cùng tam giác hoạc hình thang) thì nhân 2

Đối với sàn một phương: Tải truyền chủ yếu theo phương cạnh dài Tải truyền vào cạnh ngắn theo dạng tam giác nhỏ

Hình 3.2: Quy tải tam giác và hình thang về dạng tải phân bố đều tương đương

Tải do tường xây trên dầm: tường 100 xây gạch ống tải trọng là 180 kg/m2, tường

200 là 330 kg/m2 Ta nhân cho chiều cao tường sẽ được giá trị tải phân bố dọc chiều dài dầm, trừ đi diện tích các lỗ cửa (hoặc có thể không trừ thiên về an toàn)

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm khung và cột không cần tính ra trước (có thể bị sai lệch do tăng – giảm lúc tăng tiết diện), để chương trình SAP2000 tự tính khi

giải kết cấu (gd = 2500 daN/m3)

Lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm khung, tải trọng từ sàn truyền vào dầm phụ được tính như lực phân bố đều (thiên về an toàn), xem dầm phụ như là dầm đơn

giản, lực tập trung chính là phản lực tại gối tựa của dầm phụ Tải trọng tác dụng lên dầm phụ gồm có tường xây trên dầm phụ (nếu có), do sàn

4.2 Tải trọng ngang (tải gió)

Tác dụng vào cột dạng lực phân bố (hoặc lực tập trung tại nút khung) thay đổi theo chiều cao công trình, được tính theo công thức tổng quát sau:

0

Trong đó: Wo: áp lực gió tiêu chuẩn, theo phân vùng áp lực gió

K: hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao C: hệ số khí động, phụ thuộc vào mặt hứng gió