Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối

Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối

THIẾT KẾ KHUNG BÊTÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

Tên sinh viên:

Mã số sinh viên:

Số đề: 40

W o

Cấp độ bền của

bê tông

Loại cốt thép

(m) (m) (m) (m) (m) (daN/m2)

Lầ

Chữ ký của GVHD

PHẦN THÔNG QUA KHI LÀM BÀI

I Lựa chọn giải pháp kết cấu :

1 Chọn vật liệu sử dụng

Sử dụng bêtông cấp độ bền B25 có:

Rb = 14,5MPa; Rbt = 1,05 MPa

Sử dụng thép có:

+ Cốt thép  ≤ 10 mm dùng thép AI có Rs = Rsc = 225MPa

+ Cốt thép  > 10mm dùng thép AII có Rs = Rsc = 280 MPa

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn

Lựa chọn giải pháp kết kấu sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột

3 Lựa chọn chiều dày sàn

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức:

37 8

ng s

kL h





 với

ng d

L L

 

ng

L Chiều dài cạnh ngắn của sàn

d

L Chiều dài cạnh dài của sàn

 Với sàn trong phòng

+ Hoạt tải tiêu chuẩn là p c 420(daN m/ 2)suy ra hoạt tải tính toán là

2

c s

p p n  daN m

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

Bảng 1.1 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn Các lớp vật liệu

TT tiêu chuẩn

(daN/m 2 )

Hệ số độ tin cậy

n

TT tính toán

(daN/m 2 )

Gạch ceramic 400x400mm dày 8mm,

Vữa ximăng #75 dày 30mm

Vữa ximăng trát trần #75 dày 20mm

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g o = 146,7 (daN/m2)

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

2

q g  p    daN m

Ta có qo > 400 (daN/m2) → K 3q o/ 400 3 651,6 / 400 1,1766

Ô sàn trong phòng có:

+ Ldài = L= 7,3m

+ Lngắn = a= 4,1m

→

4,1 0,5616 7,3

a L

Chiều dày sàn phòng

1,1766.4,1

0,116( )

ng s

kL



→ Chọn hs = 11 (cm)

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

2

s o bt s

g g  h n   daN m

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:

2

q g p    daN m

 Với sàn hành lang

+ Hoạt tải tiêu chuẩn pc = 420 (daN/m2)

+ Hoạt tải tính toán: p hl p n c. 420.1, 2 504( daN m/ 2)

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

2

o

g  daN m

Vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

2

hl o hl

q g p    daN m

→

1,1766

hl

q

Ô sàn hành lang có:

+ Ldài = a= 4,1m + Lngắn = c= 1,55m

→

1,55 0,378 4,1

c

a

Chiều dày sàn hành lang

2

1,1766.1,55

0, 046( )

ng s

kL



→ Chọn h s2 8(cm)

Vậy nếu kể cả trọng lượng bản thân sàn BTCT thì:

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang

2 2

hl o bt s

g g  h n   daN m + Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:

q hl p ttg hl 504 367,6 871,6(  daN m/ 2)

 Với sàn mái:

+ Hoạt tải tiêu chuẩn: Theo TCVN 2737-1995 là p c 75(daN m/ 2)

+ Hoạt tải tính toán: p mp n c. 75.1,3 97,5( daN m/ 2)

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

Bảng 1.2 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái

Các lớp vật liệu

TT tiêu chuẩn

(daN/m 2 )

Hệ số

độ tin cậy n

TT tính toán

(daN/m 2 )

Hai lớp gạch lá nem dày 40mm,γo = 1800 daN/

Hai lớp gạch chỉ rỗng chống nóng ,γo = 895 daN/

Lớp Bêtông chống thấm, dày 40mm,γo =

Lớp vữa tạo dốc dày 60mm, γo =

Vữa ximăng trát trần #75 dày 20mm

Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán g o 434,1(daN m/ 2)

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:

2

q g  p    daN m

Chọn chiều dày toàn bộ sàn mái là h s3 10(cm)

Vậy nếu kể cả trọng lượng bản thân sàn BTCT thì tải trọng phân bố đều trên sàn mái: + Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái:

2 3

m o bt s

g g  h n   daN m

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

2

4 Lựa chọn kết cấu mái

Chọn kết cấu mái sàn sườn toàn khối, không có dầm phụ, chỉ có dầm qua cột

5 Lựa chọn kích thước tiết diện dầm, cột

a) Với dầm BC (dầm trong phòng)

Nhịp dầm L = 7,3 (m)

7,0 0,66( ) 11

d d d

L

m

Chọn chiều cao dầm h d 0,65( )m , bề rộng dầm b d 0, 22( )m

Với dầm trên mái ta chọn chiều cao h dm0, 65( )m

b) Với dầm AB (dầm ngoài hành lang)

Nhịp dầm L = c = 1,55 (m)

Ta chọn chiều cao dầm h d 0,3( )m , bề rộng dầm b d 0, 22( )m

c) Dầm dọc nhà

Nhịp dầm L = B = 4,1 (m) =>

4,1 0,315( ) 13

d d d

L

m

Vậy ta chọn chiều cao dầm: h d 0,3( )m , bề rộng b d 0, 22( )m

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

b

kN A R



Bảng 1.3 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu tường xây 220

Các lớp vật liệu

TT tiêu chuẩn

(daN/m 2 )

Hệ số

độ tin cậy n

TT tính toán

(daN/m 2 )

Hai lớp vữa trát, γo = 2000 daN/m3, dày 30mm 60 1.3 0 Khối xây gạch, γo = 1800 daN/m3, dày 220mm 396 1.1 0

Bảng 1.4 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu tường xây 110 Các lớp vật liệu

TT tiêu chuẩn

(daN/m 2 )

Hệ số

độ tin cậy

n

TT tính toán

(daN/m 2 )

Hai lớp vữa trát, γo = 2000 daN/m3, dày 30mm 60 1.3 0

Khối xây gạch, γo = 1800 daN/m3, dày 110mm 198 1.1 0

a) Cột trục B,C:

Hình 1.5 Diện chịu tải của cột trục B,C

+ Diện truyền tải của cột trục B, C

2 7,3

2

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn:

+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220 mm

+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái:

+ Với nhà 2 tầng có 1 sàn sinh hoạt và 1 sàn mái:

2 1

i i i



Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k = 1,3

→

2 1,3.56641,0

145

b

kN

R

Vậy ta chọn kích thước tiết diện cột bcxhc = 22x30 cm có A =660 (cm2) cho các cột trục B và cột trục C

6 Mặt bằng bố trí kết cấu

II Sơ đồ tính toán khung phẳng

1 Sơ đồ hình học

Hình 1.7 Sơ đồ hình học khung ngang

2 Sơ đồ kết cấu

Mô hình hóa kết cấu khung (frame) với Các thanh đứng là cột (column) và các thanh ngang là dầm (beam) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh

a) Nhịp tính toán của dầm:

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

+ Xác định nhịp tính toán của dầm BC

0, 22 0, 22 0,3 0,3

c c BC

BC

+ Xác định nhịp tính toán của dầm AB

, D

0, 22 0,3

c

AB C

BC

h t

b) Chiều cao cột:

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm Do dầm khung thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang (dầm

có tiết diện nhỏ hơn)

+ Xác định chiều cao của cột tầng 1:

Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt -0,450) trở xuống:

hm = 550 (mm) = 0,55 (m)

 

2

0,3

d

h

( với Z = 0,45 m là khoảng cách từ cốt ±0.000 đến mặt đất tự nhiên)

+ Xác định chiều cao của cột tầng 2

t

Ta có sơ đồ kết cấu như sau:

Hình 1.8 Sơ đồ kết cấu khung ngang

III Xác định tải trọng đơn vị

1 Tĩnh tải đơn vị

+ Tĩnh tải sàn phòng :

s

g  daN m

+ Tĩnh tải sàn hành lang:

2

shl

g  daN m

+ Tĩnh tải sàn mái:

2

m

g  daN m

+ Tường xây 220:

2

t

g  daN m

+ Tường xây 110:

2

t

g  daN m

2 Hoạt tải đơn vị

+ Hoạt tải sàn phòng:

2

s

p  daN m

+ Hoạt tải sàn hành lang:

2

hl

p  daN m

+ Hoạt tải sàn mái:

2

hl

p  daN m

IV Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột trên khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính

1 Tĩnh tải tầng 2

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG PHÂN BỐ - daN/m 2

1

Do trọng lượng tường ngăn 110 xây trên dầm cao 4,6m

gt = 295,8.4,6=1360,7

1360,7

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

1

g 2

Do tải trọng từ sàn truyền vào dầm công xôn dưới dạng phân bố đều:

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TẬP TRUNG - daN

T

B

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)

744,2

2

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 4,6+0,65-0,3 = 4,95 (m)

với hệ số giảm lỗ cửa 0,7 => Gt = 513,6.4,95.(4,1-0,22).0,7 = 7649,1

c

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)

744,2

2

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 4,6+0,65-0,3 = 4,95 (m)

với hệ số giảm lỗ cửa 0,7 => Gt = 513,6.4,95.(4,1-0,22).0,7 = 4998,9

A,D

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)

744,2

2 Do trọng lượng tường lan can 110 xây trên dầm dọc cao 0,9 (m)=> Gt

2 Tĩnh tải mái

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG PHÂN BỐ - daN/m 2

T

1

g m1

Do trọng lượng tường xây trên dầm: Do dầm mái không có tường xây

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều g = 709,1.(4,1-0,22) =2751,3 (daN/m) 2751,3

1

g m2

Do tải trọng từ sàn truyền vào dầm công xôn dưới dạng phân bố đều:

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TẬP TRUNG - daN

T

Kết quả

1

G B

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN) 744,2

1

G c

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN) 744,2

A,D

Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,22x0,3:

Gdd= 2500.1,1.0,22.0,3.4,1 = 744,2 (daN)

744,2

2 Do trọng lượng tường lan can 110 xây trên dầm dọc cao 0,9 (m)=> Gt

Hình 1.9 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

V Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

1 Trường hợp hoạt tải 1

BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI 1 - daN/m 2

Tầng 2

p 1

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

g= 504.4,1= 2066,4 (daN/m)

2066,4

Tầng

mái

p m

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

g = 97,5.4,1= 399,75(daN/m)

399,75

2 Trường hợp hoạt tải 2

Hình 1.15 Sơ đồ hoạt tải 2

BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI 2 - daN/m 2

quả

Tầng 2

p 1

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

Tầng

mái

p m

Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

g = 97,5.4,1= 399,7(daN/m)

399,75

Hình 1.14 Sơ đồ hoạt tải 1

Hình 1.15 Sơ đồ hoạt tải 2

VI Xác định tải trọng gió

Wo=100(daN/m2) Dạng địa hình B Công trình cao dưới 40m ta chỉ tính tải trọng tĩnh của gió.Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

Gió đẩy: qđ = WonkiCdB

Gió hút: qh= WonkiChB

Bảng 3:Tính toán hệ số k

Để đơn giản cho tính và thiên về an toàn ta cũng có thể chọn chung 1 hệ số “k” cho 2 tầng

Bảng tính toán tải trọng gió

Tần

g

H(m) Z(m) k n B(m) Cd Ch qd(daN/m) qh(daN/m)

Với qd –áp lực gió đẩy tác dụng lên khung(daN/m)

qh-áp lực gió hút tác dụng lên khung(daN/m)

Sơ đồ gió tác dụng vào khung

Hình 1.16 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung

Hình 1.17 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

VII Xác định nội lực

Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính nội lực cho khung với sơ đồ dầm cột như hình 18 sau: