Thuyết Minh Tính Toán Thiết Kế Khung Phẳng Nhà Bê tông cốt thép Toàn Khối 3 Tầng 5 Nhịp

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP SỐ LIỆU ĐẦU BÀI: Nhịp L3m Chiều cao H1m Chiều cao H2m Chiều cao H3m Bước khung B m Hoạt tải pc daN/m2 Vùng gió

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG NHÀ BTCT TOÀN KHỐI 3 TẦNG 5 NHỊP

SỐ LIỆU ĐẦU BÀI:

Nhịp

L3(m)

Chiều cao

H1(m)

Chiều cao

H2(m)

Chiều cao

H3(m)

Bước khung

B (m)

Hoạt tải

pc (daN/m2)

Vùng gió

A/ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG TRỤC 3 BTCT:

SƠ ĐỒ KÍCH THƯỚC KHUNG TRỤC 3

I/ Chọn Sơ Bộ Kích Thước :

2/ Chọn Chiều Dày Sàn:

SƠ ĐỒ KÝ HIỆU, KÍCH THƯỚC CÁC Ô BẢN SÀN

Chọn chiều dày sàn theo: h D.L1

m

=  hminVới hmin = 80 (mm)

D = ( 0,8 ÷ 1,4 ) phụ thuộc vào tải trọng, chọn D = 1,2

m = ( 40 ÷ 45 ) với bản kê 4 cạnh

- Chọn kích thước ô bản sàn tầng 2, 3, mái:

Tên ô bản(m)

m L1 (m) h(m) hchọn(m)

S1 (4,8x3,6) 40 - 45 3,6 0,108÷0,096 0,1

S2 (4,2x3,6) 40 - 45 3,6 0,108÷0,096 0,1

S3 (2,4x3,6) 40 - 45 2,4 0,072÷0,064 0,1

II/ Xác Định Tải Trọng :

1/ Tĩnh tải :

a) Tải trọng trên 1m2 sàn mái:

CẤU TẠO SÀN MÁI

Mái dốc i = 1/10  góc nghiêng α = 5,70 so với phương ngang

Các lớp cấu tạo

Chiều dày (m)

Trọng lượng riêng (daN/m3)

Hệ số

độ tin cậy

n

gmtc (daN/m2)

gmtt (daN/m2)

75, 4.1, 3 98(daN/ m ) 250(daN/ m )

250.1, 2 300(daN/ m )

tc sm

tt tc

sm m tc s

tt tc

p

p p n p

Trọng lượng riêng (daN/m3)

Hệ số độ tin cậy n

gstc (daN/m2)

gstt (daN/m2)

3/ Tải trọng tường:

- Tường bao che gạch đặc dày 200: 400 daN/m2

- Tường ngăn giữa các phòng gạch ống dầy 100: 180 daN/m2

BẢNG TẢI TRỌNG TƯỜNG XÂY TRÊN DẦM

Tầng Trục tường Loại

Trọng lượng (daN/m2)

Chiều cao tường ( m )

n

Tĩnh tải tiêu chuẩn

gtc(daN/m)

Tĩnh tải tính toán

gtt(daN/m)

220 26,68

200x300 - bê tông: 0,2.0,3.2500 = 150

- vữa trát: [0,2+(0,3-0,12).2].0,015.1800=15,12

1,1 1,3

165 19,65

R

=Với: Ac: Tiết diện ngang của cột

Rb: Cường độ chịu nén của bê tông

N : Lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột

k : Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen

k = 1,2: cột giữa

k = 1,3: cột biên

k = 1,5: cột góc

Lực dọc do trọng lượng bản thân dầm dọc,dầm ngang truyền vào:

4,8 4, 22.(3, 6.184, 65 246, 68) 3549, 6( )

A= . = . 1,3.26841,86 304(cm )2

115

b

k N A R

t

Lực dọc do trọng lượng bản thân dầm dọc,dầm ngang truyền vào:

4,8 4, 22.(3, 6.184, 65 246, 68) 3549, 6( )

k = 1,3: cột biên:

2

1,3.38581, 04

436(cm )115

s

Lực dọc do trọng lượng bản thân dầm dọc,dầm ngang truyền vào:

4,8 4, 23.(3, 6.184, 65 246, 68) 5324, 4( )

Lực dọc do tải tường xây trên dầm truyền vào:

4,82.3, 6.1584 3, 6.435, 6 2.1540 20364,96( )

A= . = . 1,3.40539, 2 459(cm )2

115

b

k N A R

Quan niệm tính toán :

Gió được tính toán dưới dạng phân bố đều và dược gắn vào dầm biên của khung

Trị số tính toán thành phần tĩnh tải của tải trọng gió W ở độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức :

W =W o k c n i

Trong đó:

Vùng gió II-A tra bảng ta được Wo= 83 ( daN/m2 )

ki : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn tra bảng tùy thuộc vào dạng địa hình

c = 0,8 đối với phía đón gió

c = 0,6 đối với phía hút gió

Tra bảng và nội suy ta được : ki = 1,049

Tải trọng gió tính toán thay đổi theo độ cao : Z = 14,4 m

2

W =W o k n c=83.1, 049.1, 2.(0,8 0, 6)+ =146, 3(daN m/ )

Gió theo phương X:

Bề rộng chịu tải trọng gió theo phương X :

Gió theo phương Y:

Bề rộng chịu tải trọng gió theo phương Y :

W o daN/m 2

Hệ số

k n

W daN/m 2

B X ( m )

B Y ( m )

q X (daN)

q Y (daN)

1 3,9 14,4 83 1,049 1,2 146,3 3,75 3,75 548,6 548,6

2 3,6 18,0 83 1,136 1,2 158,4 3,6 3,6 570,24 570,24

3 3,6 21,6 83 1,199 1,2 167,2 3,0 3,0 501,6 501,6

Trọng lượng bản thân dầm dọc,dầm ngang ,cột để cho phần mềm ETABS

9.7.1 tự tính với hệ số DEAD = 1,1 nên ta chỉ cần tĩnh tải các lớp hoàn thiện

trên sàn điển hình và tầng mái do đó ta có bảng sau:

BẢNG TỔNG HỢP TĨNH TẢI LỚP HOÀN THIỆN VÀ HOẠT TẢI SÀN

Tầng Kí hiệu Tĩnh tải ( TT )

kN/m2

Hoạt tải ( HT) kN/m2

SƠ ĐỒ PHẦN TỬ

SƠ ĐỒ TIẾT DIỆN CỘT

TỈNH TẢI TƯỜNG ( TT )

TỈNH TẢI LỚP HOÀN THIỆN ( TT)

HOẠT TẢI 5 ( HT5) HOẠT TẢI 1 ( HT1)

HOẠT TẢI 2 ( HT2)

HOẠT TẢI 3 ( HT3)

HOẠT TẢI 4 ( HT4)

HOẠT TẢI 5 ( HT5)

HOẠT TẢI 6 ( HT6)

GIÓ X

GIÓ XX

GIÓ YY

GIÓ Y

CÁC TỔ HỢP CƠ BẢN TRONG ETABS

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn giá trị mô men lớn nhất của từng mặt cắt để

tính cốt thép, đối với mỗi đoạn dầm tính cho 3 vị trí mặt cắt : đầu, giữa và

Chiều cao làm việc của dầm: ho = h – a

Tính thép cho tiết diện tại gối theo tiết diện chữ nhật

Kiểm tra điều kiện: m ≤ R

Nếu m > R  Tiết diện quá nhỏ khi đó cần phải tăng tiết diện hoặc đặt

+ Kiểm tra khoảng cách cốt thép t :

Vì khung trục 3 có tính chất đối xứng và tải trọng cũng đối xứng nên chỉ cần

tính toán cho nửa khung rồi lấy đối xứng

Kết quả tính toán được ta trình bày ở bảng tính sau:

BẢNG TÍNH THÉP DẦM KHUNG TRỤC 3

Tầng Phần tử Mặt cắt Momen

(kN.m)

b (cm) h

Gối -68,91 20 40 0,245 0,286 8,22 2Ø18+2Ø16 1,17 Nhịp 28,62 20 40 0,102 0,108 3,11 2Ø16 0,44 Gối -42,54 20 40 1,151 0,165 4,74 2Ø18 0,68 B47

Gối -38,72 20 40 0,137 0,148 4,26 2Ø18 0,61 Nhịp -3,74 20 40 0,013 0,013 0,37 2Ø14 0,05 Gối -38,46 20 40 0,137 0,148 4,26 2Ø18 0,61

2

B9

Gối -31,12 20 40 0,110 0,117 3,36 2Ø16 0,48 Nhịp 51,15 20 40 0,182 0,203 5,84 3Ø16 0,83 Gối -66,84 20 40 0,237 0,275 7,91 4Ø16 1,13 B28

Gối -60,04 20 40 0,213 0,242 6,96 2Ø18+1Ø16 0,99 Nhịp 27,95 20 40 0,099 0,104 2,99 2Ø14 0,43 Gối -42,53 20 40 0,151 0,165 4,74 2Ø18 0,68 B47

Gối -29,72 20 40 0,105 0,111 3,19 2Ø16 0,46 Nhịp -5,13 20 40 0,018 0,018 0,52 2Ø14 0,07 Gối -30,23 20 40 0,107 0,113 3,25 2Ø16 0,46

MÁI

D3

Gối -25,22 20 40 0,090 0,094 2,70 2Ø14 0,39 Nhịp 26,95 20 40 0,096 0,101 2,90 2Ø14 0,41 Gối -37,77 20 40 0,134 0,144 4,14 2Ø16+1Ø14 0,59 D10

Gối -30,66 20 40 0,109 0,116 3,34 2Ø16 0,48 Nhịp 14,31 20 40 0,051 0,052 1,50 2Ø14 0,21 Gối -24,04 20 40 0,085 0,089 2,56 2Ø14 0,37 D17 Gối -11,37 20 40 0,004 0,041 1,18 2Ø14 0,17

4) Tính toán cốt thép đai cho các dầm

-Điều kiện hạn chế:

+Sử dụng vật liệu bê tông có cấp độ bền B20 có Rb= 115 kG/cm2, Rk=

9,0 kG/cm2

+Thép AI có: Rsc = 2250 kG/cm2, Rsw = 1750 kG/cm2

-Từ kết quả nội lực của khung, chọn Qmax để tính toán cốt đai

-Trình tự tính toán cốt đai như sau:

-Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt:

Qmax ≤ k0Rswbh0 Trong đó: k0 = 0,35 với Bêtông có mác < 400

Rb = 115 kG/cm2 (Bê tông B20) -Tính toán và kiểm tra điều kiện sau:

+Nếu Qmax ≤ 0,6Rswbh0  không cần phải tính cốt đai mà bố trí theo cấu tạo

+Nếu k0Rswbh0 ≥ Qmax ≥ 0,6Rswbh0

Phải tính toán cốt đai chịu lực cắt

-Dùng đai 6 hai nhánh Bước đai tính toán là:

w

s s tt

+Khi h  450 mm; S ct=min(h/2; 15cm) cho đoạn gần gối

+Khi h > 450 mm; Sct = min( h/3; 15cm) cho đoạn gần gối

+Sct = min(3h/4; 50cm) cho đoạn giữa dầm

-Vì khung trục 3 có tính chất đối xứng và tải trọng cũng đối xứng nên chỉ cần tính toán cho nửa khung rồi lấy đối xứng

-Các dầm còn lại trình bày ở bảng tính sau:

BẢNG TÍNH THÉP ĐAI CHO DẦM KHUNG TRỤC 3

TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỐT THÉP CỘT KHUNG

Quan niệm tính toán :

➢ Tính cốt thép cột theo từng phương theo nén lệch tâm phẳng

➢ Theo phương y : Từ cặp nội lực : N ,My tính và bố trí cốt theo phương

➢ Chiều dài tính toán của cột bê tông toàn khối Lo = 0,7.H

➢ Theo mỗi phương ta chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm để tính thép :

7, 78 27.10

s b

E E

0

M e N

-Với hệ siêu tĩnh : eo = Max( e1 ; ea )

-Tính l:hệ số kể đến tính chất dài hạn của tải trọng

.

.

1

y N M

y N

l

-Tính : hệ số phụ thuộc vào loại bê tông Bê tông nặng  = 1

-Nếu Mdh và M ngược dầu nhau thì Mdh lấy dấu âm, nếu tính ral  1 thì lấy



= + +

+Trong đó  max( ; min)

l

01 , 0 01 , 0 5 , 0



-Hệ số uốn dọc

cr N

N

−

= 1

L

b

cr S I I l

) 5 , 0 (

, 0

0 ,

a h R

x h

e N A

A

sc s

.

0

,

a h R

e N A

A

s s

s = = −

+Nếu X1 > R.h

Chiều cao vùng nén X được xác định bằng công thức gần đúng

o o

R R

e

50 1

o b s

s

Z R

x h x b R e N A

A

.

) 2 (

.

5) TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO CỘT

Cột là cấu kiện chịu nén, lực cắt trong cột tương đối bé, vì vậy đặt cốt đai cho cột theo cấu tạo:

-Vì khung trục 3 có tính chất đối xứng và tải trọng cũng đối xứng nên chỉ cần tính toán cho nửa khung rồi lấy đối xứng

BẢNG TÍNH THÉP CỘT THEO PHƯƠNG X

Tầng Phần tử

Tiết diện Cột ( cm)

L ( m ) Mx

(kN.m)

N ( kN)

AsX ( cm2 )

Chọn thép dọc

BẢNG TÍNH THÉP CỘT THEO PHƯƠNG Y

Tầng Phần tử

Tiết diện Cột ( cm)

L ( m ) My

(kN.m)

N ( kN)

AsY ( cm2 )

Chọn thép

µ

%

1

C3 = C38 25 x 25 5,4 31,45 555,97 7,86 4Ø16 3 C10 =

C31 25 x 25

5,4

27,6 714,58 9,45 4Ø18 3,5 C17 =

C31

20 x 20 3,6

12,06 416,99 4,49 3Ø14 2,8 C17 =

C31

20 x 20 4,1

9,01 200,3 1,44 2Ø14 ct C17 =

C24

20 x 20 4,62

7,78 133,33 0,93 2Ø14 ct