đồ án môn học kết cấu nhà bêtông cốt thép thiết kế khung toàn khối thiết kế khung trục 3

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Lựa chọn giải pháp sàn sườn tồn khối ,khơng bố trí dầm phụ ,chỉ có các dầm qua cột.. 4Tính tải trọng tường xây: Tải trọng tường 220 gt.. Chiều cao củ

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Trung Lớp: LT16XD MSSV: 026116

Nhiệm vụ: Thiết kế khung toàn khối ( thiết kế khung trục 3):

GV hướng dẫn

1

2

3

4

R b = 14,5 MPa ; R bt = 1,05 MPa.

Sử dụng thép :

2) Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn

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

3) Chọn kích thước chiều dày sàn

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế

h s =



8 37

1



kL

Trong đó :  = L 1 /L 2

k: hệ số tăng chiều dày khi tải trọng lớn

 Với sàn trong phòng

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

8 3 19 1 8

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng

g s  g 0   bt h s 1 n  136.36 + 2500.0,1.1,1 = 411.36 (daN/m 2 )

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

 Với sàn hành lang

3 25 , 1 8

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang

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

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn

h s 3  10 (cm)

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn mái

n

Khối lượng riêng γ(daN/m 3 )

Chiều dày δ(m)

Tải trọng tiêu chuẩn

q tc (daN/m 2 )

Tải trọng tính toán

n

Khối lượng riêng γ(daN/m 3 )

Chiều dày δ(m)

Tải trọng tiêu chuẩn

q tc (daN/m 2 )

Tải trọng tính toán

5)Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

*) Kích thước tiết diện dầm

a) Dầm trong phòng ( Dầm AB)

0 56

11

2

d

d d

kN

N: là lực dọc sơ bộ ( với : N= (nxq)xS) với n : là số tầng,

với q : là tải trọng tác dụng lên sàn lấy bằng 12 (KN/m 2 )

R n : là cường độ tính toán của bê tông cột, bê tông cột có cấp độ bền B25 ( R n = 14.5 (MPa) = 14500 (KN/m 2 ).)

m m

L h

Hình 1 Sơ đồ diện chịu tải của cột khung trục 3

a)Cột trục B + Diện tích phạm vi truyền tải của cột trục B

2

3 2

2 6

Với nhà 4 tầng có lực dọc sơ bộ là:

N= n.q.S= 4x12x17.48 = 839 (KN) Diện tích tiết diện cột sơ bộ:

14500

839 5

R

kN A b

c)Cột hành lang ( cột trục C) + Diện tích phạm vi truyền tải của cột hành lang

274 5

cm m

x R

kN A b

=> Càng lên cao lực dọc càng 0giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột như sau: + cột trục A và B có kích thước

Hình 2 Mặt bằng kết cấu tầng 2 điển hình

II) SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG 1) Sơ đồ hình học

2)Sơ đồ kết cấu

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

l AB  l 1  t / 2  t / 2  h c / 2  h c / 2

= 6.2 + 0,11 + 0,11 – 0,35/2 – 0,35/2 = 6.07

+ Xác định chiều cao của cột tầng 1 Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt-0,45) trở xuống;

h m  500 ( mm )  0 , 5 ( m )  h t 1  H t  Z  h m  h d / 2  3,9 + 0,45 + 0,5 – 0,3/2 = 4,7 (m);

+ Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4

h t 2  h t 3  h t 4  H t  3 , 9 (m)

Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình vẽ

III) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ 1.Tĩnh tải đơn vị

1 Tĩnh tải tầng 2,3,4

Tĩnh tải phân bố - daN/m

Do trọng lượng của sàn hành lang truyền vào

411.36x[(3,8-0,22)+(3,8-3)]x(2-0,22)/4 Cộng và làm tròn

689.7 801.7

1012.3

2504 Ghi chú: Hệ số giảm lỗ cửa bằng 0,7 được tính toán theo cấu tạo kiến trúc 2.Tĩnh tải tầng mái

Tĩnh tải phân bố trên mái theo nhịp AB - daN/m

Tĩnh tải phân bố trên mái theo nhịp BC - daN/m

Tĩnh tải tập trung trên mái - daN

1

2

m A

689.7 2259.5 2146.7

5096

1

m C

G

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

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

Hình 5: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung trục 3

I Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

1 Trường hợp hoạt tải 1

Hoạt tải 1 -Tầng 2, 4

Sàn tầng

Hoạt tải 1 -Tầng 3

Sàn tầng

3 hoặc

Hoạt tải 1 - Tầng mái

Sàn tầng mái

I m

2 Trường hợp hoạt tải 2

Hoạt tải 2 -Tầng 2, 4

Sàn tầng

2 hoặc

Hoạt tải 2 -Tầng 3

Sàn tầng

3 hoặc

Hoạt tải 2 - Tầng mái

Sàn tầng mái

Ta có sơ đồ hoạt tác dụng vào khung

Hình 6: Sơ đồ Hoạt tải 1

Hình 7: Sơ đồ Hoạt tải 2

II Xác định tải trọng gió

Công trình xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng gió II.A Đối với

gió II-A nên có áp lực gió đơn vị:

W 0 = 95-12 = 83 (daN/m 2 ) Công trình được xây dựng ở địa hình tương đối trống trải có dạng địa hình A Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh tải của tải trọng gió Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột với:

Z=16.4+0.8=17.2 (m) tra bảng ta có hệ số k = 1.26

Do phần mái tạo dốc rất thấp và có tường chắn mái bao quanh => có thể coi như mái bằng => Tải trọng gió trên tường chắn mái quy thành lực tập trung đặt tại đỉnh cột

+Phía gió đẩy

Hình 8: Tải trọng gió trái

IV Tổ hợp nội lực

M(daN.m) 2431.400 1546.440 -284.260 -8180.860 8315.150 10746.550 -5749.460 3693.580 11306.831 -5187.208 11050.997 N(daN) -61475.270 -12551.620 -7282.060 9281.220 -9285.080 -70760.350 -52194.050 -81308.950 -81128.300 -59676.026 -87682.154

2

I/I

M(daN.m) -4156.140 -1567.230 -526.520 5592.100 -5471.950 1435.960 -9628.090 -6249.890 402.882 -10965.270 -10965.270 N(daN) -45303.080 -6265.580 -7379.700 4904.660 -4907.930 -40398.420 -50211.010 -58948.360 -47530.616 -62000.969 -62000.969 II/II

M(daN.m) 4068.590 273.110 1787.240 -5451.430 5559.540 9628.130 -1382.840 6128.940 10926.491 -591.898 10926.491 N(daN) -44359.280 -6265.580 -7379.700 4904.660 -4907.930 -49267.210 -39454.620 -58004.560 -61057.169 -45584.108 -61057.169

3

I/I

M(daN.m) -2943.490 -328.120 -1209.740 3774.480 -3662.390 830.990 -6605.880 -4481.350 158.234 -7623.715 -7623.715 N(daN) -28109.470 -6329.470 -1084.520 1965.830 -1969.420 -26143.640 -30078.890 -35523.460 -32036.746 -36554.539 -36554.539 II/II

M(daN.m) 3134.710 1332.770 373.400 -3296.770 3418.820 6553.530 -162.060 4840.880 7747.201 - 7747.201 N(daN) -27283.640 -6329.470 -1084.520 1965.830 -1969.420 -29253.060 -25317.810 -34697.630 -35728.709 - -35728.709

4

I/I

M(daN.m) -3388.010 -1408.170 35.270 1729.460 -1596.850 - -4984.860 -4760.910 - -6092.528 -6060.785 N(daN) -11001.900 -33.290 -1163.480 385.190 -389.170 - -11391.070 -12198.670 - -11382.114 -12429.246 II/II

M(daN.m) 3494.800 498.810 326.240 -1210.580 1292.000 4786.800 - 4319.850 5400.145 - 5400.145 N(daN) -10176.080 -33.290 -1163.480 385.190 -389.170 -10565.250 - -11372.850 -11603.426 - -11603.426

5

I/I

M(daN.m) 1161.030 804.700 -235.290 11559.090 -11712.650 12720.120 -10551.620 1730.440 12288.441 -9592.116 12076.680 N(daN) -73681.460 -17607.110 -15791.86 -4956.100 4967.750 -78637.560 -68713.710 -107080.43 -93988.349 -83423.159 -108201.02 II/II

M(daN.m) -2218.990 -1535.160 517.630 -9064.420 8929.700 6710.710 -11283.410 -3236.520 6283.607 -11758.612 -11292.745 N(daN) -72544.060 -17607.110 -15791.86 -4956.100 4967.750 -67576.310 -77500.160 -105943.03 -82285.759 -92850.949 -107063.62

6

I/I

M(daN.m) 3889.750 1419.480 411.150 6630.530 -6750.490 10520.280 -2860.740 5720.380 11504.794 -1815.656 11504.794 N(daN) -53686.990 -10974.570 -11730.120 -2438.020 2447.560 -56125.010 -51239.430 -76391.680 -76315.429 -62041.294 -76315.429 II/II

M(daN.m) -3803.000 -94.400 -1663.390 -6541.370 6433.830 2630.830 -10344.370 -5560.790 1902.487 -11272.244 -11272.244 N(daN) -52743.190 -10974.570 -11730.120 -2438.020 2447.560 -50295.630 -55181.210 -75447.880 -60417.499 -75371.629 -75371.629

7

I/I

M(daN.m) 2641.01 168.76 1098.9 4167.2 -4278.55 6808.21 -1637.54 3908.67 7532.384 -1057.801 7532.384 N(daN) -34162.15 -7047.31 -5112.56 -871.9 882.54 -35034.05 -33279.61 -46322.02 -45890.743 -39710.443 -45890.743 II/II

M(daN.m) -2812.04 -1168.11 -227.54 -3873.76 3750.92 938.88 -6685.8 -4207.69 359.002 -7554.509 -7554.509 N(daN) -33336.33 -7047.31 -5112.56 -871.9 882.54 -32453.79 -34208.23 -45496.2 -37143.348 -45064.923 -45064.923

8

I/I

M(daN.m) 2965.68 1320.66 -251.52 1913.93 -2049.32 4879.61 - 4034.82 5876.811 - 5650.443 N(daN) -14839.86 -433.44 -1122.08 -119.25 131.93 -14959.11 - -16395.38 -15337.281 - -16347.153 II/II

M(daN.m) -2957.25 -471.54 -169.92 -1519.03 1437.47 - -4476.28 -3598.71 - -4901.691 -4901.691 N(daN) -14014.03 -433.44 -1122.08 -119.25 131.93 - -14133.28 -15569.55 - -15521.323 -15521.323

9

I/I

M(daN.m) 70.62 -21.48 106.58 1902.11 -1902.36 1972.73 -1831.74 155.72 1878.441 -1660.836 1859.109 N(daN) -17490.37 -3995.84 -7125.67 -4325.11 4317.33 -21815.48 -13173.04 -28611.88 -27796.072 -17201.029 -31392.328 II/II

M(daN.m) -118.58 59.89 -207.65 -1660.93 1660.92 1542.34 -1779.51 -266.34 1430.149 -1800.302 -1746.401 N(daN) -16864.8 -3995.84 -7125.67 -4325.11 4317.33 -12547.47 -21189.91 -27986.31 -16575.459 -27170.502 -30766.758

10

I/I

M(daN.m) 249.1 68.94 212.89 1133.05 -1132.66 1382.15 -883.56 530.93 1522.492 -708.248 1522.492 N(daN) -13586.56 -4192.82 -3501.43 -2466.65 2460.37 -16053.21 -11126.19 -21280.81 -22731.37 -15145.765 -22731.37 II/II

M(daN.m) -282.88 -257.52 -26.33 -1189.9 1189.93 907.05 -1472.78 -566.73 764.36 -1609.255 -1609.255 N(daN) -13067.47 -4192.82 -3501.43 -2466.65 2460.37 -10607.1 -15534.12 -20761.72 -14004.424 -22212.28 -22212.28

11

I/I

M(daN.m) 311.1 256.27 33.09 921.67 -922.29 1232.77 -611.19 600.46 1401.027 -489.18 1401.027 N(daN) -9590.81 -467.84 -3690.57 -1093.94 1086.88 -10684.75 -8503.93 -13749.22 -14317.925 -11934.131 -14317.925 II/II

M(daN.m) -314.05 -67.74 -223.62 -995.98 996.88 682.83 -1310.03 -605.41 522.176 -1472.656 -1472.656 N(daN) -9071.72 -467.84 -3690.57 -1093.94 1086.88 -7984.84 -10165.66 -13230.13 -8514.584 -13798.835 -13798.835

12

I/I

M(daN.m) 424.35 -0.96 258.12 322.38 -322.17 746.73 - 681.51 946.8 - 945.936 N(daN) -5542.42 -656.3 -13.73 -265.95 257.24 -5808.37 - -6212.45 -5794.132 - -6384.802 II/II

M(daN.m) -535.53 -115.74 -114.45 -423.66 421.23 - -959.19 -765.72 - -1123.995 -1123.995 N(daN) -5023.33 -656.3 -13.73 -265.95 257.24 - -5289.28 -5693.36 - -5865.712 -5865.712

V Tính toán cốt thép dầm

1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm

Tra bảng phụ lục 9 và 10 đối với thép

Do 2 gối A,B có momen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị momen lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả hai : M= 231.18 (kN.m)

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

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

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

Có Mmax = 134.21 < M = 1656.48 kN.m (Trục trung hòa đi qua cánh)

Tính cốt thép cho gối B (Momen âm):

Tính theo tiết diện hình chữ nhật b x h = 22 x 30 cm

Tính cốt thép cho gối C (Momen âm):

Tính theo tiết diện hình chữ nhật b x h = 22 x 30 cm

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

Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:

Lượng cốt thép này quá nhỏ nên ta bố trí theo cấu tạo (2∅14)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

c Tính toán cốt thép dọc cho các phần tử 14,15: Do nội lực dầm nhịp AB càng lên cao càng nhỏ nên Ta bố trí như cốt thép dầm tầng 2 (phần tử 13)

d Cốt thép các phần tử 18,19: Do nội lực trong dầm hành lang của các tầng nhỏ nên ta tính toán và bố trí thép giống cốt thép dầm tầng 2 (phần tử 17)

e Tính toán tương tự cho các phần tử dầm tầng mái : 16, 20

Mặt cắt phần tử dầm nhịp B-C tầng 2,3,4 tại gối và giữa dầm

Mặt cắt phần tử dầm 16 tầng mái

Mặt cắt phần tử dầm 20 tầng mái

1 Tính toán cốt đai cho các dầm

a Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 13 (tầng 2 nhịp AB):bxh=22x60 cm + Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

Q = 176.545 kN = 176545 N

 Bê tông ko đủ khả năng chịu cắt => cần đặt cốt đai

Ta có: Dầm chịu tải trọng phân bố đều với :

Lại có: p= 2052 (daN/m)= 20.52 (daN/cm)

 Thiết kế cốt đai: ∅8a200 (2 nhánh)

b.Tính toán cốt đai cho phần tử dầm còn lại

Do các phần tử dầm này có lực cắt nhỏ hơn hoặc xấp xỉ bằng lực cắt trong phần từ dầm 16 nên ta bố trí cốt đai giống dầm

d bố trí cốt đai cho dầm

- Với dầm 22x60 cm:

+ phần còn lại đặt cốt đai thưa hơn theo điều kiện cấu tạo

- Với dầm có kích thước 22x30 cm

 Bỏ qua đến ảnh hưởng của uốn dọc => chọn hệ số 

Độ lệch tâm ngẫu nhiên

M (kN.m)

N (kN)

 Độ lệch tâm tĩnh học e 1 = M/N =109.65/620.01=0.1769 m= 17.69 cm

 Độ lệch tâm ban đầu e 0 = max(e a ; e 1 ) = 17.69 cm

 e = e 0 + h/2 - a = 1 x 17.69 + 40/2 - 4 = 33.69 cm

Sử dụng BT cấp độ bền B25, thép CB-300V có:  = 0.583

x= N = 62001 = 22.87 cm R b x b 0.85x145 x 22

.h 0 = 0.583 x 36 = 20.98 cm

Xảy ra trường hợp: x > .h 0

Tính cốt thép theo trường hợp x > ho

Xác định lại x theo phương pháp gần đúng:

x= [(1 -  R ). a n + 2 R (n.- 0,48)].h 0 = 22.15 (1 - R).a + 2(n. - 0,48)

Với

n= N = 62001 = 0.635 R b x b x h 0 0.85x145 x 22 x 36

= e/ho = 33.69/36 = 0.936

 a = Za/ho = 32/36 = 0.889

Suy ra:

As = A's = N.e - R b .b.x.(h 0 - 0,5x) = 62001 x 33.69 – 0.85x145 x 22x22.15x(36 - 0,5 x 22.15)

As = A's = 7.11 cm 2

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: 𝜇 = 𝑥100% = 0.90% > 𝜇 𝑚𝑖𝑛 (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛)

c Tính cốt thép đối xứng cho cặp nội lực 3

R b x b 0.85x145 x 22

.h 0 = 0.583 x 36 = 20.98 cm

Xảy ra trường hợp: x <= .h 0

Tính cốt thép theo trường hợp x <= ho

Mặt cắt phần tử cột 2,3,6,7 3.Tính toán cốt thép cho phần tử cột 9 (tầng 1): b x h = 22 x 22 cm

a.Số liệu tính toán:

Phải tiến hành tính toán hệ số ảnh hưởng của uốn dọc

Độ lệch tâm ngẫu nhiên

e a = max( H/600; hc/30 ) = max( 470/600; 22/30 ) = 0.78 cm

Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và ghi chi tiết ở bảng dưới:

 Lại có: Độ lệch tâm ban đầu e 0 = max(e a ; e 1 ) = 9 cm

Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức : N cr =

𝛿 = 𝑒

ℎ = 9

12 = 19521.3 (𝑐𝑚4) Giả thiết 𝜇 = 1% Ta có : I s = 𝜇 𝑏 ℎ0 (0.5ℎ − 𝑎) = 1%x22x18x(0.5x22-4) 2 =194.04 (cm 4 )

M (kN.m)

N (kN)

1 1-9  M  max 19.73 -218.15

2 1-14 N max 18.59 -313.92

3 1-10 emax -18.32 -131.73

 Lại có: Độ lệch tâm ban đầu e 0 = max(e a ; e 1 ) = 5.92 cm

Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức : N cr =

𝛿 = 𝑒

ℎ = 5.92

12 = 19521.3 (𝑐𝑚4) Giả thiết: 𝜇 = 1% Ta có : I s = 𝜇 𝑏 ℎ0 (0.5ℎ − 𝑎) = 1%x22x18x(0.5x22-4) 2 =194.04 (cm 4 )

D=K b E b I+0,7.E s I s = 0.192x300000x19521.3+0.7x200x10 4 x194.04= 13.9 x10 8 (daN/m 2 )

 Lại có: Độ lệch tâm ban đầu e 0 = max(e a ; e 1 ) = 13.9 cm

Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức : N cr =