ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG (THUYẾT MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG (THUYẾT MINH) CHƯƠNG 1 HỆ CHỊU LỰC KHUNG NHÀ TOÀN KHỐI 1 1 Giới thiệu chung về công trình Nêu sự cần thiết về đầu tư xây dựng công trình 1 2 Đặc điểm c.

Trang 1

  

ĐỒ ÁN

KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG

(THUYẾT MINH)

Trang 2

CHƯƠNG 1: HỆ CHỊU LỰC KHUNG NHÀ TOÀN KHỐI 1.1 Giới thiệu chung về công trình

Nêu sự cần thiết về đầu tư xây dựng công trình

1.2 Đặc điểm công trình

- Quy mô công trình:

+ Chiều cao công trình: 16.3(m)

- Công trình gồm 4 tầng và 1 tầng tum trong đó có:

+ Chiều cao tầng:

Tầng 1: 3.9m

Tầng 2,3,4 :3.3 mTầng mái :3.3mTầng tum: 2.5m+ Diện tích mặt bằng 1 tầng:

1.3 Nội dung xây dựng

Xây dựng:

Tầng 1 gồm 1 garage, 1 phòng khách, 1 phòng bếp, 1 WC

- Tầng 2,3,4: 3 phòng ngủ và 1 WC

- Tầng tum

1.4 Đặc điểm kết cấu công trình

Ngày nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc sử dụng kết cấu bê tông cốtthép trong xây dựng trở nên rất phổ biến Đặc biệt trong xây dựng nhà dân dụng, bêtông cốt thép được sử dụng rộng rãi do có những ưu điểm sau:

• Giá thành của kết cấu bê tông cốt thép thường rẻ hơn kết cấu thép đối vớinhững công trình có nhịp vừa và nhỏ chịu tải như nhau

• Bền lâu, ít tốn tiền bảo dưỡng, cường độ ít nhiều tăng theo thời gian Cókhả năng chịu lửa tốt

• Dễ dàng tạo được hình dáng theo yêu cầu của kiến trúc

Chính vì các lý do trên mà sử dụng giải pháp hệ khung bằng bê tông cốt thép

đổ toàn khối Chiều cao tầng điển hình là < 3.9m với nhịp vừa và, sử dụng phương

án khung bê tông cốt thép thông thường

Trang 3

CHƯƠNG 2: LẬP SƠ ĐỒ VÀ MÔ HÌNH TÍNH TOÁN KHUNG

2.1 Tiêu chuẩn sử dụng :

- TCVN 5574-2018: Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép

- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

2.2 Vật liệu xây dựng

- Bê tông cốt thép:

Bê tông cấp độ bền B20 có: Rb =11,5 (MPa); Rbt = 0,75 (MPa)

Cốt thép Φ < 10 dùng nhóm CB240T có: Rs = Rsc =210(Mpa); Rsw = 170(Mpa).Cốt thép Φ ≥ 10 dùng nhóm CB300V có: Rs = Rsc = 260(Mpa); Rsw =210(Mpa)

2.3.1 Chọn sơ bộ tiết diện sàn

h b lấy chẵn đến cm và thỏa mãn yêu cầu cấu tạo hb 80 (mm)

Chọn sơ bộ chiều dày sàn:

(Bội số của 10mm)

- Đối với nhịp < : = 120 (mm) = 12 (cm)

- Tầng Tum: hb = 100 (mm) = 100 (cm)

2.3.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Căn cứ vào điều kiện kiến trúc, bước cột và công năng sử dụng của công trình

mà chọn giải pháp dầm cho phù hợp Dựa vào các công thức giả thiết tính toán sơ bộxác định kích thước dầm như sau:

Chiều cao tiết diện dầm h được xác định sơ bộ theo công thức: hd = (1/m)L

Trong đó : - m = 12 ÷ 18

- L : nhịp dầm

và b d =(0,3 0,5 ÷ ) h d

Trong đó:- hd là chiều cao tiết diện dầm

- bd là chiều rộng tiết diện dầm

+ Với dầm có L = 5.6(m) Ta có:

Trang 4

Chọn hd = 400(mm) => bd = (0,3÷0,5)×400 = (120 ÷ 200)(mm)

Chọn bd = 220(mm) chọn tiết diện 220x400(mm) -Kí hiệu (D1)

+ Dầm có L < 5.6m chọn bd = 220 mm ; hd = 350 mm

- Dầm hành lang và dầm ban công chọn tiết diện 220 × 350(mm)-kí hiệu (D2)

-Dầm tầng tum chọn tiết diện 220x220 (mm)-kí hiệu (DT)

-Dầm chiếu tới chọn tiết diện 220x220 (mm) -kí hiệu (DCT)

Bộ số 50mm (nếu dầm cao < 600), bội số 100mm (nếu dầm cao > 600)

2.3.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột, vách

Chọn kích thước vách cột theo điều kiện cường độ

Kích thước tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức:

hưởng của mômen bé thì lấy kt = 1.1 đến 1.2.

+ N: lực nén tác dụng lên cột xác định theo diện tích truyền tải.

Với:

F s: diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét (VD: 2.5mx4.8m)

Trang 5

m s: số sàn phía trên tiết diện đang xét (kể cả sàn mái)

thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượng dầm, tường, cột vách đem tính

ra phân bố lên sàn; q được lấy theo kinh nghiệm Trong đồ án lấy q = 12 (kN/m2)

Trang 6

MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG 1

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG MÁI

Trang 11

MẶT BẰNG KẾT CẤU TẦNG TUM

2.4 Xác định tải trọng

Trang 12

2.4.1 Tĩnh tải

Tĩnh tải tác dụng lên sàn là tải trọng phân bố đều do trọng lượng bản thân cáclớp cấu tạo sàn truyền vào Căn cứ vào các lớp cấu tạo sàn ở mỗi ô sàn cụ thể, tra bảng tải trọng tính toán (TCVN 2737-1995) của các vật liệu thành phần dưới đây để tính: Ta có công thức tính:

gtt = Σγi.δi.ni

- Trong đó:

+ γi là trọng lượng riêng

+ δi là bề dày

+ ni là hệ số vượt tải của lớp cấu tạo thứ i trên sàn

- Hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737 – 1995

- Ta tiến hành xác định tĩnh tải riêng cho từng ô sàn

b Tải hoàn thiện và tải tường của công tình ( theo TCVN 2737-1995)

Khu vực sàn phòng làm việc, bếp, sảnh, hành lang, kho, wc… được thiết kế với kíchthước sàn dày

15mm Tĩnh tải hoàn thiện sàn được trình bày từ Bảng 1.1 đến 1.4

Sàn tầng điển hình

Trang 13

Bảng 2.1 Bảng tĩnh tải sàn tầng điển hình

Bảng 2.2 Bảng tĩnh tải sàn vệ sinh

Bảng 2.3 Bảng tĩnh tải sàn mái

Trang 14

Bảng 2.4 Bảng tĩnh tải tườn

Hình 2.1 Tĩnh tải tác dụng lên tường

2.4.2 Hoạt tải

Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (kN/m2) lấy theo [1]

Công trình có nhiều phòng chức năng khác nhau Tùy thuộc vào công năng

sử dụng từng phòng ta tra được hoạt tải tiêu chuẩn

Hoạt tải tính toán ptt (kN/m2) được tính theo công thức: ptt = n.ptc

Với n là hệ số vượt tải được quy định theo [1] là :

Với tải trọng tiêu chuẩn nhỏ hơn 200 daN/m2 , lấy n = 1.3

Với tải trọng tiêu chuẩn lớn hơn 200 daN/m2 , lấy n = 1.2

Hoạt tải được thể hiện trong bảng 1.5

Bảng 2.5 Bảng hoạt tải sàn

TC

Hệ sốvượt tải

Trị sốTT

Trang 15

Phòng ngủ 1,5 1,3 1,95Sảnh, hành lang, cầu thang, ban

Được khai báo tại tọa độ tâm hình học của công trình

- Thành phần tĩnh của tải trọng gió là áp lực gió trung bình theo thời gian tác độnglên công trình

- Giá trị tiêu chuẩn của thành phần tĩnh của tải trọng gió W có độ cao Z so với mốc

chuẩn xác định theo công thức:

(c = 0.8 (gió đẩy), c = 0.6 (gió hút))

- Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió Wtt được xác định theo công thức:

- Trường hợp thành phần tĩnh của tải trọng gió tính toán thành lực phân bố đều gánvào dầm biên của mỗi tầng trong phần mềm ETABS:

+ Gió theo phương X:

+ Gió theo phương Y:

- Trường hợp thành phần tĩnh của tải trọng gió tính toán thành lực tập trung gán vàotâm cứng của mỗi tầng trong phần mềm ETABS: (c = 1.4)

+ Gió theo phương X:

+ Gió theo phương Y:

Trang 16

+ W0 giá trị của áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng áp lực gió Ví dụ công trình

ở thành phố Buôn Ma Thuột, tra bảng phân vùng áp lực gió theo TCVN 2737:1995thuộc vùng

I-A nên áp lực gió

+ k - hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng 5 TCVN 2737:1995 Chọn k dạng địa hình A theo ví dụ trên.

+ c – hệ số khí động lấy theo bảng 6 TCVN 2737:1995 (phía đón gió , phía hút

gió , hệ số khí động khi nhập tải trọng gió vào tâm cứng của công trình )

+ n – hệ số vượt tải, n=1,2

+ hi – chiều cao tính toán của tầng thứ i hi = (h i + h i+1)/2

+ D – bề rộng đón gió theo phương trục Y

+ L – bể rộng đón gió theo phương trục X

Ví dụ tính toán tải trọng gió quy về lực tập trung

Bảng 2.6 Tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió theo phương X

Tải trọng gió tĩnh phân bố đều Tải trọng gió tĩnh phương X Tầng Z(m

)

K Wtt = W0×n×k×c (kN/m 2 ) S (m 2 ) W (kN)

Khuất gió Gió hút

Đón gió Gió đẩy

Trang 17

Bảng 2.7 Tính toán thành phần tĩnh của tải trong gió théo phương Y

Tải trọng gió tĩnh phân bố đều Tải trọng gió tĩnh phương Y Tầng Z(m) K Wtt = W0×n×k×c (kN/m

2 )

S (m 2 ) W (kN) Khuất gió Đón gió

Trang 18

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 3.1 Thiết kế khung điển hình

3.1.1 Xác định nội lực

Sử dụng chương trình ETABS V… để mô hình và tính kết cấu công trình.Các bước cơ bản tính toán kết cấu bằng phần mềm ETABS:

- Khai báo vật liệu bê tông và cốt thép

- Khai báo tiết diện cột, dầm, sàn

- Mô hình hóa hệ khung không gian trong ETABS

- Khai báo các loại tải trọng

- Gán tiết diện cho cột, dầm, sàn

- Khai báo sàn tuyệt đối cứng (Diaphragms)

- Gán các loại tải trọng tác dụng vào công trình

- Gán liên kết ngàm cho vị trí chân cột

- Chia ảo các ô sàn (Area object mesh)

- Tổ hợp các trường hợp tải trọng

- Chọn loại bài toán khung không gian

- Tiến hành tính toán khung không gian

- Xuất và kiểm tra nội lực, chuyển vị

3.1.2 Các trường hợp tải trọng

- TT: Tĩnh tải

- HT: Hoạt tải

- GTX: Gió tĩnh theo phương X

- GTY: Gió tĩnh theo phương Y

3.1.3 Tổ hợp tải trọng

• THCB1: (COMBO 1 →COMBO5): Theo TCVN 2737-1995

Trang 19

• THCB2: (COMBO 6 →COMBO9): Theo TCVN 2737-1995.

- THCB1 :Bộ tổ hợp dùng cho việc thiết kế công trình:

- THCB2 :Bộ tổ hợp dùng cho việc kiểm tra điều kiện biến dạng của công trình

Tổ hợp Bao kiểm tra chuyển vị đỉnh, chuyển vị lệch tầng theo tải trọng Gió:EVE (GX, GY)

Tổ hợp kiểm tra chuyển vị lệch tầng:

EVE (COMBO 1; COMBO 2; COMBO 3; COMBO 4; COMBO 5; COMBO 6; COMBO 7; COMBO 8;COMBO 9)

3.1.4 Kiểm tra chuyển vị đỉnh

Theo TCVN 5574 : 2018: Chuyển vị đỉnh lớn nhất của công trình do tải trọng

gió tiêu chuẩn gây ra phải thỏa mãn điều kiện: fmax/H ≤ 1/500

Trong đó H là chiều cao tính toán của công trình

Trang 20

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP 4.1 Thiết kế dầm: thiết kế dầm cho khung trục 3

Trang 21

Kết quả mô-men và lực cắt Max Bao của dầm B4 tại Tầng 1 khung trục 3

−Tính toán cốt thép cho dầm B4 tầng 1, tiết diện (220x350)mm có cặp nội lực sau:

+Tại tiết diện gối M = -64.37 (kN.m)

+Tại tiết diện giữa nhịp : M = 56.54 (kN.m)

• Thiết kế thép trên với M= -64.37 (kN.m)

−Thứ tự các bước tính toán như sau:

 Giả thiết a= 30 mm => ho = 350 – 30 = 320 mm

+ Vật liệu: Bê tông B20 có Rb = 11,5MPa, Eb = 27000 MPa , cốt thép loại

Trang 22

• Thiết kế thép dưới với M= 56,54 (kN.m)

Trang 23

−Tính toán cốt thép cho dầm B4 tầng 2, tiết diện (220x350)mm có cặp nội lực sau:

+Tại tiết diện Momen max M = 71.76 (kN.m)

+Tại tiết diện Momen min : M = -94.31 (kN.m)

+ Vật liệu: Bê tông B20 có Rb = 11,5MPa, Eb = 27000 MPa , cốt thép loại

Trang 25

−Tính toán cốt thép cho dầm B29 tầng 3, tiết diện (200x350)mm có cặp nội lựcsau:

• Thiết kế thép dưới với M= 44.39 (kN.m)

+ Vật liệu: Bê tông B20 có Rb = 11,5MPa, Eb = 27000 MPa , cốt thép loại CB300-V có Rs = 260 MPa, Es = 200000 MPa

Trang 27

−Tính toán cốt thép cho dầm B12 tầng 4, tiết diện (200x350)mm có cặp nội lựcsau:

Trang 28

Trang 29

DẦM B4 – TẦNG MÁI

Kết quả mô-men và lực cắt Max Bao của dầm B4 tại Tầng mái khung trục 3

−Tính toán cốt thép cho dầm B29 tầng MÁI, tiết diện (220x350)mm có cặp nộilực sau:

+Tại tiết diện Momen max M = 21.53(kN.m)

• Thiết kế thép dưới với M= 21.53 (kN.m)

Trang 30

4.1.4 Tính toán cốt thép ngang (cốt đai)

Trình tự tính toán cốt đai như sau:

B1 Sơ bộ chọn cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

+ Đoạn gần gối tựa (≥ l/4): h ≤ 450 thì sct = min(h/2, 150mm)

h > 450 thì sct = min(h/3, 300mm)

+ Đoạn giữa nhịp: h > 300 thì sct = min(3/4h, 500mm)

B2 Kiểm tra điều kiện bê tông có bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nénchính theo công thức: Qmax ≤ 0,3×ϕw1×ϕb1×Rb×b×h0

Với ϕw1 : hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt đai đặt vuông góc với trục cấu kiện

ϕω 1 = 1 + 5×α×µω≤ 1,3

Trang 31

α = , µω =

Asw : diện tích ngang của một lớn cốt đai và cắt qua tiết diện nghiêng

b : bề rộng của tiết diện chữ nhật, bề rộng sườn của tiết diện chữ T

s : khoảng cách giữa các cốt đai

ϕb1 : hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực,

ϕb1 = 1 – β.Rb ( β = 0,01 đối với bê tông nặng)

+ Nếu điều kiện trên không được thoả mãn thì cần phải tăng kích thước tiết diệnhoặc tăng cấp độ bền của bê tông

+ Nếu điều kiện trên thoả mãn thì tiến hành kiểm tra các điều kiện tiếp theo sau.B3 Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:

.Trong đó: φn: hệ số kể đến ảnh hưởng của lực dọc N

Khi lực dọc là lực nén thì:

Khi lực dọc là lực kéo thì:

φf: hệ số xét đến ảnh hưởng của cánh tiết diện chữ T và chữ I khi cánh nằm

trong vùng nén đồng thời cốt ngang cần được neo vào cánh (Tiết diện chữ nhật φf =

0):

φb3= 0,6 : đối với bê tông nặng

+ Nếu điều kiện được thoả mãn thì không cần tính cốt đai mà chỉ đặt theo cấu tạo.+ Nếu điều kiện không thoả mãn thì ta phải tính toán cốt đai chịu lực cắt vớibêtông Các bước thực hiện như sau:

* Khả năng chịu cắt của cốt đai :

* Khả năng chịu cắt của cốt đai và bê tông:

φb2 = 2 : đối với bê tông nặng

*Điều kiện để đảm bảo độ bền của tiết diện nghiêng khi không bố trí cốt xiên:

B5 Chọn khoảng cách bố trí cốt đai : SBT≤ min (SCT , STT , Smax)

B6 Cốt đai đoạn dầm giữa nhịp bố trí theo cấu tạo

Trang 32

x

y Mx My

+ Asw: diện tích tiết diện ngang của các nhánh đai đặt trong một mặt phẳng

vuông góc với trục cấu kiện và cắt qua tiết diện nghiêng

+ b: chiều rộng của tiết diện chữ nhật

+ s: khoảng cách giữa các cốt đai theo chiều dọc của cấu kiện

+ ϕb1: hệ số xét đến khả năng phân phối lại nội lực, ϕb1 = 1 – βRb, với bê tông

nặng: β = 0.01

+ Vậy bêtông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng do ứng suất nén chính

Kiểm tra điều kiện tính toán cốt đai:

- Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả bảng tổ hợp nội lực

trong đó quan tâm các bộ ba nội lực sau:

+ Nmax và Mx, My tương ứng

+ Mxmax và N, My tương ứng

+ Mymax và N, Mx tương ứng

- Đối với cột: mỗi phần tử được tính toán ở 2 mặt cắt, mặt cắt

tại chân cột và mặt cắt tại đầu cột Tại mỗi tiết diện ta có

3 tổ hợp, 1 cột có 2 tiết diện ⇒ có 6 tổ hợp M-N ⇒ xác

định cốt thép đối với từng tổ hợp, chọn giá trị lớn nhất để

bố trí cốt thép

- Trong cột, ta chọn bố trí cốt thép đối xứng đều theo chu vi, do đó khi tổ

hợp chỉ cần tìm giá trị Mxmax, Mymax là những mômen lớn nhất về giá trị tuyệt đối mà

không cần tìm giá trị lớn nhất của M dương và M âm

4.2.2 Nguyên tắc tính toán

- Với bài toán không gian, cột được tính toán theo cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên

(cột chịu uốn theo cả hai phương)

- Dùng phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên

Trang 33

thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép.

- Xét tiết diện có cạnh là Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp gần đúng là:, cốtthép đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn

Bảng 4.1 Bảng điều kiện và mô hình tính toán theo phương X và Y

- Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h0 = h-a; Z = h - 2.a chuẩn bị các số liệu Rb, Rs,

Rsc, ξR như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng

- Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng x1 =

- Xác định hệ số chuyển đổi m0:

+ Khi thì

+ Khi thì m0 = 0.4

- Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng)

- Độ lệch tâm Với kết cấu siêu tĩnh e0 = max(e1,ea)

+ Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm:

+ Khi λ ≤ 14 lấy ϕ = 1; khi 14<λ< 104 thì lấy ϕ theo công thức:

ϕ = 1,028 – 0,0000288λ2 – 0,0016λ

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	3,26 MB