Bản thuyết minh Đồ án nhà bê tông -Bản chuẩn

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán:- Nếu kể cả tải trọng bản thân của sàn BTCT : + Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái : 4.. Kích thước tiết diện cột:Diện chịu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG

+ Nếu   12mm thì dùng thép CII có R s R sc 280MPa

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:

Chọn sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ chỉ có các dầm qua cột

3 Chọn kích thước chiều dày sàn:

MẶT BẰNG SÀN ĐIỂN HÌNH

- Với ô sàn 1 ( sàn trong phòng ) : h s=

k Lngan

37+8 α

Trong đó k =1 , Lngan = B = 3,3m ; Ldai = L1= 6,9m ; α=

B L2=

3,36,9=0,478

Chiều dày sàn trong phòng :

Chiều dày sàn hành lang :

Các lớp vật liệu Tiêu

chuẩn Hệ số n (daN/mKết quả2)

Gạch ceramic dày 8mm: γ0=2000 daN /m3

Vậy nên tĩnh tải tính toán : g01= ∑ δi.ni.γi=147,6 daN /m2

Ta có tải trọng tính toán trên sàn là :

q1=g01+P s 1=147 ,6 +240=387 ,6 daN /m2<400 daN /m2 , vậy k=1

+ Tĩnh tải lên ô sàn 2:

Bảng cấu tạo và tải trọng ô sàn 2

chuẩn Hệ số n (daN/mKết quả2)

Gạch ceramic dày 8mm: γ0=2000 daN /m3

Ta có tải trọng tính toán trên sàn là :

q2=g02+P s2=147 , 6+360=507 ,6 daN /m2>400 daN /m2 vậy

k=1,08

- Vậy nếu kể cả tải trọng bản than sàn BTCT thì :

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng :

+ Hoạt tải tính toán : p m=p c×n=75×1,3=97 , 5 daN /m2

+ Tĩnh tải tính toán ( chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT ):

Bảng cấu tạo và tải trọng sàn mái

chuẩn

Hệ số n

Kết quả(daN/m2)

Lớp vữa lát dày 30m : γ0=2000 daN /m3

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán:

- Nếu kể cả tải trọng bản thân của sàn BTCT :

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái :

4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

4.1 Lựa chọn tiết diện dầm

4.2 Kích thước tiết diện cột:

Diện chịu tải của cột được xác định theo công thức:

b

k N A

N = q × S =662 , 6×17 ,55=11628, 63 daN

Cột trục A có diện chịu tải SA nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về

an toàn và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thước cột trục A (

A 8

D-22x30 D-22x30 D-22x40 D-22x30

D-22x30 D-22x30 D-22x30 D-22x30

C-22x40

C-22x40 C-22x30

C-22x22

C-22x22

C-22x22 D-22x30

D-22x30 D-22x30 D-22x30

D-22x60 D-22x60 D-22x60 D-22x60

C-22x40

C-22x40 C-22x30 C-22x30

Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4 Mái

2 Sơ đồ kết cấu:

Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng ( cột ) và các thanh ngang

( dầm ) với trục của hệ kết cấu được tính toán đến trọng tâm tiết diện của thanh

a Nhịp tính toán của dầm:

Nhịp tính toán của dầm được lấy bằng khoảng cách giữa các trục cột

+ Xác định nhịp tính toán của dầm AB:

b Chiều cao của cột:

Chiều cao của cột được lấy bằng khoảng cách của các trục dầm Do dầm khungthay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định được chiều cao cột theo trục dầm hành lang ( dầm có tiết diện nhỏ hơn)

ht 2= ht 3= ht 4= Ht=3,1 m

A 8

C-22x40

C-22x40 C-22x30

D-22x60 D-22x60 D-22x60 D-22x60

C-22x40

C-22x40 C-22x30 C-22x30

D-22x30 D-22x30 D-22x30

D-22x30

Ta có sơ đồ được thể hiện như hình dưới

SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG NGANG

1 Tĩnh tải đơn vị

+ Tĩnh tải sàn phòng học : g t=422, 6 daN /m2

+ Tĩnh tải sàn hành lang : g t=367 , 6 daN /m2

+ Tĩnh tải sàn mái : g m=g0+γ b×h sm×n=350 daN /m2

+ Tường xây 220mm : g t 220=1800×0 , 22×1,1+2000×0,3×1,3=514 daN /m2

C B

A

2300 6900

TẢI TRỌNG HÌNH CHỮ NHẬT

Tĩnh tải phân bố ( daN /m2 )

Tĩnh tải tập trung ( daN /m2 )

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao

3,1−0,3=2,8m , với hệ số giảm lỗ cửa 0,7

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao

3,1−0,3=2,8m , với hệ số giảm lỗ cửa 0,7

598,95

3324,5521002,238

779,95705,64

6900 2300

C B

6900 2300

C B

Sơ đồ phân tĩnh tải tầng mái

Tĩnh tải phân bố đều trên mái ( daN /m2 )

Tĩnh tải tập trung trên mái ( daN /m2 )

Giống như mục 1,2 của G Am đã tính ở trên

Do trọng lượng ô sàn hành lang truyền vào:

350×[(3,3−0 , 22)+(3,3−2,3 )]×(2,3−0 , 22)/4=742 , 56

Cộng và làm tròn

1429,01742,562227,57

Cộng và làm tròn

598,95742,561359,62701,11

A 8

SƠ ĐỒ TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

V- XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

6900 2300

C B

TẢI TRỌNG HÌNH CHỮ NHẬT

6900 2300

CB

6900 2300

CB

A

PII

Sơ đồ phân hoạt tải 1- tầng mái

DIỆN TÍCH TRUYỀN TẢI

TẢI TRỌNG TAM GIÁC

6900 2300

CB

6900 2300

CB

6900 2300

CB

6900 2300

C B

Thiết kế môn học BTCT Thuyết minh tính toán

TẢI TRỌNG HÌNH CHỮ NHẬT Hoạt tải 2- tầng 3

6900 2300

CB

6900 2300

CB

P mII A =P mII B (daN )

Do tải trọng từ sàn truyền vào

SƠ ĐỒ HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

289.5

653.4 653.4712.01

SƠ ĐỒ HOẠT TẢI 2 TÁC DỤNG VÀO KHUNG

Công trình xây dựng thuộc vùng gió II-A có áp lực gió đơn vị:

W0=95−12=83 (daN /m2) Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa hình dạng C

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải truyền lên khung được tính theo công thức:

- Gió đẩy: q d w 0n k C B i d

- Gió hút: q h w 0 n k C B i h

Bản tính hệ số k

SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG GIÓ

VII XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

1 4 7 10

LoadPat

DesignType

SelfWtMult

AutoLoad

IsCurved

Length

CentroidX

CentroidY

CentroidZ

-L 57.056

21.71

57.05

57.05

49.25

25.75

49.25

49.25

Bảng 3

LoadPat

RelDistB

AbsDistA

AbsDistB

FOverLA

FOverLB

e LoadPat CoordSys Type Dir DistType RelDistA RelDistB AbsDistA AbsDistB FOverLA FOverLB

Unitless

Unitles

GLOBAL

Bảng 9Fram

RelDistA

RelDistB

AbsDistA

AbsDistB

FOverLA

FOverLB

Unitless

e LoadPat CoordSys Type Dir DistType RelDistA RelDistB AbsDistA AbsDistB FOverLA FOverLB

Unitless

Forc

RelDis

GLOBAL

s s

GLOBAL

+ Tính cốt thép cho gối A và B ( momen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật b×h=22×60 cm

Giả thiết a=4(cm)

+ Tính cốt thép cho nhịp AB ( momen dương )

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h ' f=10cm

Giả thiết a=4 cm h0=60−4=56 (cm)

Giá trị độ vươn của cánh S c lấy bé hơn trị số sau

- Một nửa khoảng cách thong thủy giữa các sườn dọc

A s=

M

R s ς h0=

103,836×1042800×0,994×56=6 ,66 (cm

2

) Kiểm tra hàm lượng cốt thép

+ Tính thép cho gối B ( mô men âm )

Tính theo tiết diện chữ nhật b×h=22×30(cm)

Giả thiết a=4(cm)

+ Tính thép cho gối C ( mô men âm ) :

Tính theo tiết diện chữ nhật b×h=22×30(cm)

Tại gối C , với M B=−13 , 7( kN m)

+ Tính cốt thép cho nhịp BC ( mô men dương )

Tính theo tiết diện dầm chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h ' f=10(cm)

Giả thiết a=4(cm) h0=30−4=26 (cm)

Giá trị độ vươn của cánh S c lấy bé hơn trị số sau :

- Một nửa khoảng cách thong thủy giữa các sườn dọc :

Có Mmax=8,32(kN m)<710,98(kN m) → trục trung hòa đi qua cánh

b×h cm

22×60228×60

0,161

0,0129

0,9120.993

8,9516,827

0,7260,554Dầm 14

Gối A , gối BNhịp AB

100,1122,69

22×60228×60

0,1260,015

0,9320,992

6,8507,888

0,5560,64

Nhịp AB

36,0862,27

22×60228×60

0,0450,007

0,9770,961

2,3554,132

0,1910,335

Dầm 4 6,6(cm2)

Dầm 5 Cấu tạo 4,356

Dầm 10 Cấu tạo 4,356

Dầm 10 Cấu tạo 4,356

Dầm 10 Cấu tạo

2Ø18

2 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm

a Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 4 ( tầng 2 , nhịp AB ) : b×h=22×60

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

→ dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên ϕ n=0

→ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

b Tính toán cốt thép đai cho phần tử dầm 9,14,19 : b×h=22×60 cm

Ta thấy trong các dầm có kích thước b×h=22×60 cm thì dầm 4 có lực cắt lớn nhất

Q=13153,6(daN ) , dầm 4 được đặt cốt đai theo cấu tạo φ6a200 → chọn cốt đai theo φ6a200 cho toàn bộ các dầm có kích thước b×h=22×60 cm khác.

c Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 5( tầng 2 , nhịp BC ) b×h=22×30 cm

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

+ Chọn a=4(cm) →h0=h−a=30−4=26(cm)

+ Kiểm tra điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính :

Q≤0,3 R b b.h0

Ta có : 0,3 R b b.h0=0,3×115×22×26=19734(daN )>3059(daN )

→ dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai bỏ qua ảnh hưởng lực dọc trục nên ϕ n=0 .

- ϕ w 1=1+5.α ϕw=1+5×0,0017×7,78=1,066<1,3

ϕ =1−β R =1−0,01×115=0,885

→ dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

d Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 10,15,20 b×h=22×30 cm

Tương tự như tính toán dầm 5, ta bố trí thép đai φ6a150 cho các dầm phần tử

10,15,20

e Bố trí cốt thép đai cho dầm

+ Với dầm có kích thước 22×60cm

- Ở đầu dầm trong đoạn L/4 , ta bố trí cốt đai đặt dày φ6a200 với L là nhịp

thông thủy của dầm

- Phần còn lại cốt đai đặt thưa hơn theo điều kiện cấu tạo

Chiều dài tính toán l0=0,7 H=0,7×4,7=3, 29(m )=329(cm)

Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc là η=1

Độ lệch tâm ngẫu nhiên

tổ hợp

Đặc điểmcủa cặp nộilực

610

767754

9,45

1,947,4

1,5

1,51,5

9,45

1,947,4

+ Xảy ra trường hợp x>ξ R h0 nên lệch tâm bé

+ Xác định lại x theo cách giải phương trình bậc 3 :

+ Tính lại x theo phương pháp giải phương trình bậc 3:

nên lệch tâm bé+ Tính x bằng cách giải phương trình bậc 3 :

x3+a2x2+a1x +a0=0

Với a2=−(2+ξ R).h0=−(2+0,612)×36=−94 ,032

+ Các phần tử cột 1,6,7 được bố trí thép giống như cột phần cột 2

3 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 3: b×h=22×22 cm

a Số liệu tính toán

Chiều dài tính toán l0=0,7 H=0,7×4,7=3, 29(m )=329(cm)

Giả thiết a=a '=4 cm→h0=h−a=22−4=18(cm )

Bảng 7 Nội lực và độ lệch tâm của cột 3

Ký hiệu

cặp nội

lực

Kýhiệubảng tổ

hợp

Đặcđiểmcủa cặpnội lực

1

2

3

3-93-93-14

emax

|M|max

Nmax

6,178,167,59

108,72158,65199,1

5,6755,143,81

2,72,72,7

5,6755,143,81 Với M dh=0,76(kN m) ; N dh=130,69(kN )

Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm

Với bê tông thường thì ϕp=1

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn :

β=1 với bê tông nặng

Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức

Xảy ra trường hợp x<2a '=8(cm)

→ Lượng cốt thép yêu cầu :

1 2x2Ø16

4 Tính toán cốt thép cho phần tử cột 12 : b×h=22×30(cm)

a Số liệu tính toán

Chiều dài tính toán l0=0,7 H=0,7×3,1=2,17(m )=271(cm)

Giả thiết a=a '=4 cm→h0=h−a=30−4=26 (cm)

Độ mảnh λ h=l0/h=217/30=7 ,23<8

→ bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc ϕ=1

Độ lệch tâm ngẫu nhiên

Bảng 8 Nội lực và độ lệch tâm của cột 12Ký

hiệu

cặpnộilực

Kýhiệu ởbảng

tổ hợp

Đặc điểmcặp nộilực

123

12-1012-1112-13

emax

Nmax

|M|max

40,2330,8645,29

248,5317,85306,28

16,199,7114,79

111

16,199,7114,79

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 , thép CII →ξ R=0 =, 612

x= N

R b b=

31785115×22=12,56( cm)

1 2x2Ø16

+ Các phần tử cột 11,16,17 được bố trí thép giống như cột phần cột 12

5 Tính toán cốt thép đai cho cột

+ Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn ra cặp nội lực M, N của phần tử số 16