Thuyet minh do an be tong 2

Thuyết minh đồ án bê tông 2CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG1 .Giới thiệu mô tả kết cấu :2. Chọn vật liệu và sơ bộ chọn kích thước tiết diện các cấu kiện2.1 Chọn vật liệu2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện3. lập sơ đồ tính khung ngang4. Xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung4.1 Tĩnh tải4.2 Xác định hoạt tải tác dụng vào khung4.3 Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung5. Xác định nội lực và tổ hợp nội lực5.1 Xác định nội lực5.2 Tổ hợp nội lực6. Tính toán cốt thép6.1 tính toán cốt thép cho dầm6.2 Tính toán cốt thép cho cột6.3 tính toán cốt thép đai cho cột7. Bố trí cốt thépCHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH

BỘ XÂY DỰNG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG .3

1 Giới thiệu mô tả kết cấu : 4

2 Chọn vật liệu và sơ bộ chọn kích thước tiết diện các cấu kiện 5

2.1 Chọn vật liệu 5

2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện 6

3 lập sơ đồ tính khung ngang 10

4 Xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung 11

4.1 Tĩnh tải 11

4.2 Xác định hoạt tải tác dụng vào khung 17

4.3 Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung 24

5 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực 26

5.1 Xác định nội lực 26

5.2 Tổ hợp nội lực 43

6 Tính toán cốt thép 55

6.1 tính toán cốt thép cho dầm 55

6.2 Tính toán cốt thép cho cột 64

6.3 tính toán cốt thép đai cho cột 71

7 Bố trí cốt thép 72

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH 73

1 Giới thiệu mô tả kết cấu 73

1.1 Giới thiệu chung 73

1.2 Giải pháp kết cấu 73

4.2.Tĩnh tải tác dụng lên bản thang 77

4.3 Hoạt tải tác dụng lên bản thang và bản chiếu nghỉ: 78

5 Xác định nội lực 79

5.1 Tính toán cốt thép cho bản thang và sàn chiếu nghỉ 80

- Từ sơ đồ chất tải và biểu đồ nội lực ta thấy bản thang vế 1 và vế 2 giống nhau 80

6 Tính toán thiết kế dầm cầu thang 81

6.1 Tải trọng tác dụng vào dầm chiếu nghỉ 81

6.2 Sơ đồ chất tải và nội lực dầm chiếu nghỉ 82

6.3.Tính toán cốt thép dầm chiếu nghỉ 83

7 Bố trí cốt thép 84

2

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG

Nội dung: Thiết kế khung ngang trục 1 của một thư cơ quan với mặt

bằng và mặt cắt như hình vẽ Địa điểm xây dựng TP Đà Nẵng

Sơ đồ nhà 2

MẶT BẰNG TẦNG 1

7400

7400

MẶT BẰNG TẦNG MÁI

Cơ sở tính toán :

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam

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

- TCVN 5574 – 2018 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêuchuẩn thiết kế

- Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan

- Quy trình tính toán thiết kế được thực hiện theo 7 bước sau :

1 Giới thiệu mô tả kết cấu :

Công trình được xây dựng ở Thành phố Đà Nẵng Công trình làthư viện gồm có 4 tầng và 1 tầng mái Khu đất xây dựng công trìnhnằm ở vị trí trung tâm thành phố, địa hình khu đất thuộc địa hìnhdạng B

Về tải trọng gió, công trình này nằm ở vùng gió II.B

Áp lực gió W0 = 95(daN/m2) (Tra TCVN 2737-1995: Tải trọng vàtác động)

Kết cấu chịu lực là hệ khung BTCT đồ toàn khối có liên kết cứngtại nút, liên kết giữa cột với mong được xem là ngàm tại mặt móng

Hệ khung chịu lực của công trình là một hệ không gian, có thể xem

4 7400

7400

được tạo nên từ những khung phẳng làm việc theo hai phươnggvuông góc với nhau hoặc đan chéo nhau.

Tính toán hệ khung được thực hiện theo sơ đồ khung phẳngtheo phương cạnh ngắn của công trình + hệ dầm dọc, vì tỉ số L/B =2.5 > 1,5 nên nội lực chủ yếu gây ra trong khung ngang vì độ cứngcủa khung ngang nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của khung dọc

Công trình khung bê tông cốt thép toàn khối 4 tầng 2 nhịp Đểđơn guản tính toán, tách khung phẳng trục 5, bỏ qua sự tham giachịu lực của hệ thống giằng móng và kết cấu tường bao che

+ Cường độ chịu nén, kéo tính toán :

+ Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang :

+ Môđun đàn hồi :

- Thép CB240-T

+ Cường độ chịu nén, kéo tính toán :

+ Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang :

+ Môđun đàn hồi :

2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

2.2.1 Chọn chiều dày của sàn

Kết quả tính toán chiều dày bản sàn được thể hiện trong bảng :

Tiết diện các dầm , phụ thuộc chủ yếu vào nhịp dầm và độ lớncủa tải trọng

Theo kinh nghiệm tiết diện dầm được chọn theo công thức:

+ Tầng 2,3,4 mái

, chọn Chọn kích thước dầm nhịp BC cho tầng 2,3, mái là : (20x30)cmNhịp CD:

+ Tầng 2,3,4 mái

, chọn Chọn kích thước dầm nhịp CD cho tầng 2,3, mái là : (20x70)cm

Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức:

Trong đó :

; Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn, độ mảnhcủa cột, hàm lượng cốt thép, lấy tùy thuộc vào vị trí của cột Khi ảnhhưởng của mômen là bé thì lấy k bé và ngược lại

: Cường độ chịu nén tính toán của bêtôngN: Lực dọc trong cột, được tính toán theo công thức gần đúngnhư sau:

q: Tải trọng tương đương tính trên mỗi mét vuông mặt sàn trong

đó gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn, trọng lượngdầm, tường, cột đem tính ra phân bố đều trên sàn Thông thường vớinhà có chiều dày sàn bé ( , có ít tường, kích thước cột vàdầm bé lấy

: Tổng diện tích mặt dàn truyền tải trọng lên cột đang xét

8

- Kiểm tra về độ ổn định, đó là việc hạn chế độ mảnh

( với , b: bề rộng tiết diện, H: chiều caotầng)

Thực hiện chọn tiết diện cho cột trục B tầng 4 khung trục 1

Hình 2 Diện tích truyền tải

cột biên Hình 1 Diện tích truyền tải

cột giữa

Thỏa mãn điều kiện về ổn định.

Đối với khung nhà nhiều tầng liên kết cứng giữa dầm và cột có

từ 2 nhịp trở lên, đổ bêtông cốt thép toàn khối hệ số

Với các cột lại việc chọn kích thước sơ bộ của tiết diện được thựchiện tương tự và thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3 Kết quả chọn sơ bộ tiết diện cột

Hình 3 Sơ đồ chọn tiết diện khung trục 1

Khung được tính theo sơ đồ đàn hồi, để đơn giản lấy nhịp tínhtoán bằng nhịp kiến trúc Ta có sơ đồ tính :

4 Xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung

Bảng 4 Trọng lượng của bản thân sàn

4.1.2 Tải trọng trên tường

Dày 100 Tường xây gạch đặc: 0.1x1800Vữa trát: 0.015x1600x2 1.11.3 62.4198

Dày 200 Tường xây gạch đặc: 0.2x1800Vữa trát: 0.015x1600x2 1.11.3 62.4396

Bảng 5 Trọng lượng bản thân tường

4.1.3 Xác định tĩnh tải vào khung

Tĩnh tải tầng 2,3,4

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m K.hiệ

Bảng 6 Tĩnh tải tác dụng lên tầng 2,3,4 của khung trục 1

Xác định tĩnh tải vào mái :

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

K.hiệu Loại tải trọng và cách tính K/quả

G A

1 Trọng lượng bản thân dầm dọc 20x30 (cm)

181.51.1x2500x0.2x(0.3-0.1)x3.3/2

2 Tải trọng truyền vào từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình tam giác 943.7546

4

2 Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

Hoạt tải sử dụng được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 :

4.2.1Hoạt tải đơn vị

Bảng 8 Hoạt tải đơn vị trên mỗi ô sàn

4.2.2 Trường hợp hoạt tải 1 cho tầng 2,3,4 và tầng mái

Trường hợp hoạt tải 1 cho tầng 2 và tầng 4 :

Hình 8 Sơ đồ hoạt 1 tải cho tầng 2

và tầng 4

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN/m)

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 3 (daN/m) Ký

p 2

Do tải trọng sàn truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung

240x1.8/2

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 3 (daN/m)

P B ,P C Do tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình thang 259.2

240×1/2x(0.75+1.65)x0.9

Bảng 10 Hoạt tải 1 tác dụng lên tầng 3 của khung trục 1

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG MÁI (daN/m)

Hình 10 Sơ đồ hoạt tải 1 tầng mái

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN/m)

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN/m)

P B ,P C Do tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình thang 259.2

Trường hợp hoạt tải 2 cho tầng 3 và tầng mái :

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 3 (daN/m)

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG MÁI (daN/m)

Hình 14 Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 1

4.3 Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung

Tải trọng gió tác dụng vào khung được xác định theo TCVN 2737– 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

Công trình được xây dựng ở Đà Nẵng, công trình này nằm ởvùng áp lực gió II-B Theo bảng 4, TCVN 2737 – 1995 công trình này

có áp lực gió đơn vị W 0 = 95 (daN/m2)

Vì chiều cao công trình dưới 40 m nên ta chỉ xét đến tác dụngtĩnh của tải trọng gió

Tải trọng tính toán của gió tác dụng lên khung, tính toán theocông thức sau:

26

Hình 15 Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung trục

1

- Gió đẩy:

- Gió hút:

Trong đó: n=1.2 là hệ số tin cậy

- là giá trị áp lực của gió

- B là phạm vi truyền tải vào khung

- K là hệ số tính đén sự thay dổi của áp lực gió theo độ cao vàdạng địa hình, xác định theo bảng 5 của TCVN 2737-1995: Tải trọng

và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

- c là hệ số khí dộng xác định theo bảng 6 của TCVN-1995

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ KHUNG TRỤC 1

Tầng Hm mZ n k daN/mW0 Cđ Ch m daN/mB qđ daN/mqh

Hình 16 Sơ đò gió phải tác dụng vào khung trục 1

5 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực

5.1 Xác định nội lực

Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán nội lực khung trục 1

Hình 17 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung trục

1

1

C

1 B

1

A 1

D2 D5 D8 D11

D3 D6 D9 D12

X Z

D

1

C

1 B

1

A 1

20X30 20X30 20X30 20X30

20X50 20X50 20X50 20X50

X Z

30

Hình 18 Sơ đồ phần tử của khung

trục 5

Hình 21 Sơ đồ tĩnh tải của khung trục

1

Hình 22 Sơ đồ hoạt tải 1 của khung

trục 1

X Z

Hình 24 Sơ đồ gió trái của khung trục

1

-29.4 20.56

-20.77 12.06 -11.44

-16.03 12.18 -7.24

38

Hình 19 Biểu đồ bao momen

TABLE: Element Forces - Frames

Hình 20 Biểu đồ bao lực cắt

Tiết diện tổ hợp: Đối với dầm chọn 3 tiết diện và 2 tiết diện đốivới cột ( chân cột và đỉnh cột.

Nội lực cần tổ hợp:

48

- Đối với cột có 3 cặp nội lực: Mmax, Ntư ; Mmin, Ntư ; Nmax, Mtư

- Đối với dầm có các nội lực: Mmax ;Mmin ; Qmax, Ntư ; Nmax, Qtư

TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2

-7 28.62- 20.12 27.21- 27.35- 358.32- 303.76- 379.71- 381.35- 324.59- 399.45C2

-4 35.86- 28.49- 6.81 -6.66 399.93- 413.40- 471.09- 432.89- 438.37- 470.65II/II

M(kN

50

399.8

-8 24.65- 21.42- 1.87 -1.67 322.65- 319.11- 367.05- 344.67- 338.57- 363.95

-5 19.51- 25.24- 3.60 -3.50 291.46- 284.35- 332.70- 308.66- 324.98- 331.37

52

m) 20.70N(kN)

236.5

-6 -9.43 13.34- 17.40 17.26- 199.66- 165.01- 205.03- 218.41- 178.73- 218.41

-0 -16.64 -8.98 2.08 -1.98 -179.92 -183.98 -207.62 -203.18 -198.76 -206.84II/II

N(kN)

178.5

-5 -11.57 -8.44 -0.55 0.71 -146.40 -145.15 -165.86 -156.75 -163.22 -164.35II/II

N(kN)

142.4

-2 -11.57 -8.44 -0.55 0.71 -141.71 -142.96 -162.43 -159.79 -150.50 -160.91

54

-3 -9.48 -3.76 -6.41 6.26 -116.44 -103.78 -123.27 -127.72 -112.93 -127.72II/II

N(kN)

106.6

TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2

Q (kN) -42.60 -0.05 -6.96 10.99 -11.00 - -53.60 -53.60 - -58.81 -58.81II/II  

6 Tính toán cốt thép

6.1 tính toán cốt thép cho dầm

Đối với dầm tính toán tại 3 tiết diện gồm 2 gối và giữa nhịp,chọn mô men lớn nhất ở nhịp Mmax , và Mmin , Qmax ở gối để tính toáncốt thép

Trong tính toán dầm sàn toàn khối, nếu cánh nằm trong vùngchịu nén thì ta xét đến ảnh hưởng của phần cánh và ngược lại, nếucánh nằm trong vùng chịu kéo thì bỏ qua ảnh hưởng của phần cánh

62

Tại giữa nhịp có mômen dương (cánh nằm trong vùng nén tínhtheo tiết diện chữ T

0 DướiTrên -32.51 0.00 2020 3030 44 2626 0.209 0.2370.000 0.000 5.460.00 1.050.00 3Ø16 2Ø16 6.034.02 1.160.770.9 DướiTrên -13.06 0.00 2020 3030 44 2626 0.084 0.0880.000 0.000 2.020.00 0.390.00 2Ø16 2Ø16 4.024.02 0.770.771.8 DướiTrên -30.27 3.46 2020 3030 44 2626 0.195 0.2190.022 0.023 5.030.52 0.970.10 3Ø16 2Ø16 6.034.02 1.160.77

D3

0 DướiTrên -66.65 16.01 2020 5050 44 4646 0.137 0.1480.033 0.033 6.021.36 0.650.15 3Ø16 2Ø16 6.034.02 0.660.442.5 DướiTrên 0.00 51.90 2020 5050 44 4646 0.000 0.0000.107 0.113 0.004.60 0.000.50 2Ø16 3Ø16 4.026.03 0.440.66

5 DướiTrên -63.94 34.92 2020 5050 44 4646 0.131 0.1410.072 0.075 5.753.03 0.630.33 3Ø16 2Ø16 6.034.02 0.660.44

D4

0 DướiTrên -51.22 16.36 2020 7070 44 6666 0.051 0.0530.016 0.016 3.070.96 0.230.07 3Ø16 2Ø16 6.034.02 0.460.303.7 DướiTrên 0.00 118.90 2020 7070 44 6666 0.000 0.0000.119 0.127 0.007.40 0.000.56 2Ø16 4Ø16 4.028.04 0.300.61

64

Dưới 0.00 20 70 4 66 0.000 0.000 0.00 0.00 2Ø16 4.02 0.30

D5

0 DướiTrên -24.98 0.00 2020 3030 44 2626 0.161 0.1760.000 0.000 4.050.00 0.780.00 3Ø16 2Ø16 6.034.02 1.160.770.9 DướiTrên -14.10 0.00 2020 3030 44 2626 0.091 0.0950.000 0.000 2.190.00 0.420.00 2Ø16 2Ø16 4.024.02 0.770.771.8 DướiTrên -25.89 0.00 2020 3030 44 2626 0.167 0.1830.000 0.000 4.220.00 0.810.00 3Ø16 2Ø16 6.034.02 1.160.77

Dưới 0.00 20 50 4 46 0.000 0.000 0.00 0.00 2Ø16 4.02 0.442.5 DướiTrên 0.00 51.23 2020 5050 44 4646 0.000 0.0000.105 0.111 0.004.54 0.000.49 2Ø16 3Ø16 4.026.03 0.440.66

5 DướiTrên -28.03 3.33 2020 5050 44 4646 0.058 0.0590.007 0.007 2.420.28 0.260.03 3Ø16 2Ø16 6.034.02 0.660.44

D1

0

0 DướiTrên -10.80 0.00 2020 7070 44 6666 0.011 0.0110.000 0.000 0.630.00 0.050.00 2Ø16 2Ø16 4.024.02 0.300.303.7 DướiTrên 0.00 101.08 2020 7070 44 6666 0.000 0.0000.101 0.107 0.006.22 0.000.47 2Ø16 4Ø16 4.028.04 0.300.61

6.1.2 Tính cốt đai cho dầm

Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của bê tông :

+ Nếu không cần tính toán cốt thép đại chỉ đặtcốt ngang theo cấu tao

+ Nếu cần tính toán cốt thép đaiĐối với bê tông nặng lấy , tính toán với tiết diện chữnhật bỏ qua ảnh hưởng của cánh lấy , bỏ qua ảnh hưởnglực dọc lấy

Chọn ∅ đai và số nhánh n

Khoảng cách cốt đai theo tính toán:

+ Đối với bê tông nặngKhoảng cách lơn nhất giữa 2 cốt đai là :

+ Đối với bê tông nặng lấy

Khoảng cách cốt đai theo yêu cầu cấu tạo như sau :

+ Khu vực giữa dầm

Khoảng cách đai thiết kế :

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén trong bụng dầm :

P.tử diệnTiết Loạitiết

6.2 Tính toán cốt thép cho cột

Cột tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm đặt cốt thép đối xứng, từ bảng tổ hợpnội lực ta chọn các cặp nội lực sau để tính toán: Mmax+ và Ntư; Mmin- và Ntư; Mtư và Nmin,riêng tại chân cột tổ hợp thêm Qtư để tính móng Quá trình tính toán cốt thép dọc chịulực cho cột được thực hiện như sau:

- Tra các số liệu tính toán liên quan tới vật liệu sử dụng và kích thước và lực tác

dụng lên cột: b x h, l, M, N, Rb, RS, Rsc, Eb, ES, xR

- Khi tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm thì trong độ lệch

tâm ban đầu của lực dọc e0 cần kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên еa Độ lệch tâm еa này

lấy không nhỏ hơn:1/600 của chiều dài của cấu kiện hoặc của khoảng cách giữa cáctiết diện của nó được liên kết chặn chuyển vị;1/30chiều cao tiết diện cấu kiện;10mm

Đối với các cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, giá trị độ lệch tâm е0 của lực dọc đối với

trọng tâm của tiết diện quy đổi lấy bằng giá trị độ lệch tâm đã xác định được từ tính

toán tĩnh học, nhưng không nhỏ hơn еa

- Đối với các cấu kiện của kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm е0 lấy bằng tổng độ lệch

tâm xác định được từ tính toán tĩnh học và độ lệch tâm ngẫu nhiên

Trường hợp đặt cốt thép đối xứng, khi Rs As = Rsc As’, thì giá trị Мu được xác định theo công thức: Mu = Rs As (h0 – a’)

Nếu chiều cao vùng chịu nén x được tính không kể đến cốt thép chịu nén ( As’ =

0 ) mà nhỏ hơn 2a¢ thì trong công thức (39) thay giá trị a¢ bằng giá trị x 2

- Tính độ lệch tâm tĩnh học:

- Tính độ lệch tâm ngẫu nhiên: ;

- Tính độ lệch tâm ban đầu:

+ Với kết cấu siêu tĩnh:

+ Với kết cấu tĩnh định

- Xác định chiều dài tính toán

72

- Giả thiết a, a’ và a = a’ để tính

- Tính hệ số uốn dọc:

Trong đó:

+ N cr là lực nén tới hạn, được tính theo công thức:

+ l 0 là chiều dài tính toán của cấu kiện;

+ S là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của độ lệch tâm,

là hệ số xét đến sự ảnh hưởng của cốt thép căng ứng lựctrước, với bê tông cốt thép thường = 1

+ là hệ số kể đến tính chất dài hạn của tải trọng:

Với là mômen và lực dọc do tải trọng dài hạn gây ra;

M, N là nội lực tính toán tiết diện (lấy dấu trị tuyệt đối).

+ lần lượt là môdun đàn hồi của thép và bê tông;

- Tính độ lệch tâm tính toán:

- Tính có thể xảy ra các trường hợp sau:

+ TH1: Nếu thì đây là trường hợp lệch tâm lớn;

+ TH2: Nếu thì đây là trường hợp lệch tâm rất lớn;

+ TH3: Nếu thì đây là trường hợp lệch tâm bé;

+ Nếu x > h0 thì lấy x = h0, nếu thì lấy

+ Diện tích cốt thép được tính theo công thức:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo công thức

phải đảm bảo điều kiện: Với:

khi

74