Đồ Án môn học thực hành thiết kết cấu công trình bê tông cốt thép

Tính toán cốt thép dầm khung trục 3 .... DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ viết tắt BTCT Bê tông cốt thép L 1 Chiều dài cạnh ngắn của ô bản m, mm L 2 Chiều dài cạnh dà

THIẾT KẾ KẾT CẤU SÀN

Chọn sơ bộ kích thước và vật liệu

1.1.1 Xác định sơ bộ chi ề u dày sàn

Chiều của sàn được xác định sơ bộ theo Công thức 1.1: h b = D m L; (1.1)

Hệ số phụ thuộc vào loại bản M = 40 ÷ 45, chọn m = 45;

Hệ số phụ thuộc vào tải trọng D = 0,8 ÷ 1,4 chọn D = 1,1;

Chiều dài cạnh ngắn của ô bản L = L1 = 3,8 (m);

Chọn chiều dày sàn là hb = 0,01 (m)

- Thép sàn loại CB240 – T có Rs = 2100000 (kN/m 2 );

- Bê tông B40 có Rb = 22000 (kN/m 2 ); E = 36000000 (kN/m 2 );

Lập sơ đồ tính

Chúng tôi xác định sơ đồ tính cho từng ô sàn bằng cách sử dụng hệ số α = L2/L1, trong đó L1 là chiều dài theo phương cạnh ngắn và L2 là chiều dài theo phương cạnh dài của ô bản.

- Nếu L2/L1 > 2 thì ô sàn thuộc loại bản dầm, bản làm việc một phương;

- Nếu L2/L1 ≤ 2 thì ô sàn thuộc loại bản kê, bản làm việc hai phương;

Hình 1.1 Vị trí tính toán các ô sàn

Sơ đồ tính toán nội lực trong các ô sàn được trình bày ở Bảng 1.1

B ả ng 1.1 Xác định sơ đồ tính toán nội lực trong các ô sàn

1 S1 3,8 3,9 1,026 Sàn hai phương, sơ đồ 6

5 S5 2 3,8 1,9 Sàn hai phương, sơ đồ 6

6 S6 2 3,8 1,9 Sàn hai phương, sơ đồ 8

Xác định tải trọng tác dụng

Tĩnh tải sàn (gs) là tổng trọng lượng bản thân của các lớp cấu tạo sàn, được tính trên một đơn vị diện tích sàn theo Công thức (1.2)

Xác định trọng lượng bản thân sàn: g s = ∑ δ i γ i n i (1.2)

- δi (mm) là chiều dày lớp thứ i;

- γ i (kN/m 3 ) là trọng lượng riêng của lớp thứ i;

- ni là hệ số độ tin cậy lớp thứ i;

Kết quả tính toán Tĩnh tải sàn được trình bày ở Bảng 1.2

B ả ng 1.2 Tĩnh tải do các lớp cấu tạo tác dụng lên sàn

Lớp cấu tạo Chiều dày δi

(mm) Trọng lượng riêng γ i (kN/m 3 ) Hệ số độ tin cậy ni

Trị tính toán gi (kN/m 2 )

Xác định hoạt tải tác dụng: p s = n p tp,tc = 1,3 2,7 = 3,51 (kN/m 2 ); (1.3) Tổng tải trọng tác dụng: q s = g s + p s = 3,87 + 3,51 = 7,38 (kN/m 2 ); (1.4)

Xác định nội lực

Hình 1.2 Sơ đồ tính và nội lực của ô sàn S1

Tính toán nội lực ô sàn S1 theo sơ đồ 6 (Phụ lục 15 – Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép tập 2) Ta có:

P = p L 1 L 2 = 7,38 3,8 3,9 = 109,372 (kN); (1.5) Momen dương giữa bản:

M I = −k 61 P; M II = −k 62 P (1.7) Kết quả nội suy các hệ số tính toán ô sàn S1 được trình bày qua Bảng 1.3

B ả ng 1.3 Nội suy các hệ số ô sàn S1

Giá trị nội lực tại nhịp và gối của ô sàn S1:

P = p L 1 L 2 = 7,38 2 3,8 = 56,088 (kN); (1.17) Momen dương giữa bản:

P = p L 1 L 2 = 7,38 2 3,8 = 56,088 (kN); (1.20) Momen dương giữa bản:

Tính toán cốt thép

Cốt thép bản sàn sử dụng loại CB240-T: R s = 210000 (kN/m 2 )

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 20 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 = h − a; (1.23) α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R = 0,413; (1.24) ξ = 1 − √1 − 2 α m ; (1.25)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μ min = 0,05 % ≤ μ = A s b h 0 ≤ μ max = ξ R γ b R b

210 = 6,11% (1.27) Kết quả tính cốt thép sàn được tóm tắt trong bảng 1.9

B ả ng 1.9 Tính cốt thép cho bản sàn Ô bản Momen

THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM TRỤC C

2.1.1 Ch ọn sơ bộ kích thướ c

Chọn sơ bộ chiều cao dầm theo Công thức 2.1: h d = (1

Chiều rộng dầm chọn bd = 200 (mm)

Kích thước dầm dọc lấy bxh = 200x300 (mm)

Cột B3 chịu tải trọng lớn nhất Ta tính tiết diện cột theo Công thức 2.2:

- k là hệ số kể đến từng thiết kế khác nhau, k = 1 – 1,4, chọn k = 1,2;

- Rb = 22000 (kN/m 2 ) = 220 (kg/cm 2 ) là cường độ chịu nén của bê tông;

- Nt là lực nén tác dụng lên cột được xác định theo Công thức 2.3:

- n là số tầng của công trình, n = 6;

- Sc là diện tích phạm vi truyền tải của cột, được xác định theo Công thức 2.4:

2) 3,8 = 18,62 (m 2 ); (2.4) q là tải trọng sơ bộ tác dụng lên 1 m 2 sàn, lấy từ 8 – 15 (kN/m 2 ), chọn q = 12 (kN/m 2 );

Chọn tiết diện cột B3 là bxh = 25x50cm

Chọn sơ bộ các tiết diện cột trục thuộc 3 còn lại: Cột D3 chọn bxh = 25x50cm;

Kích thước dầm: Dầm BD chọn bxh = 25x60cm;

Dầm AB chọn bxh = 25x25cm;

Bê tông B40: R b = 22000 (kN/m 2 ); R bt = 1400 (kN/m 2 );

Cốt thép dọc sử dụng loại CB300-V: R s = 260000 (kN/m 2 );

Cốt thép đai sử dụng loại CB240-T: R sw = 170000 (kN/m 2 );

Lập sơ đồ tính

Hình 2.1 Sơ đồ tính dầm trục C

Ta có tiết diện truyền tải từ các ô sàn lên dầm trục C như sau:

Hình 2.2 Tiết diện truyền tải từ sàn lên dầm trục C 2.3.1 Tĩnh tả i

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm: g d = n b d (h d − h s ) γ bt = 1,1 0,2 (0,3 − 0,1) 25 = 1,1 (kN/m); (2.5)

- Tĩnh tải từ bản sàn truyền vào: g s = 3,87 (kN/m 2 );

Hoạt tải dài tác dụng dài hạn, được xem như tĩnh tải do tác dụng thường xuyên, được tính bằng công thức g dh = p dh,tc n = 0,9 1,3 = 1,17 (kN/m²) Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm, không tính trọng lượng bản thân dầm, là g t = g 1 + g dh = 3,87 + 1,17 = 5,04 (kN/m²).

Tĩnh tải tác dụng lên dầm tính theo mét dài: g = g t L 1 = 5,04 3,8 = 19,152 (kN/m); (2.7)

Hoạt tải sàn ngắn hạn tiêu chuẩn từ sàn truyền lên dầm được tính bằng công thức p nh,tc = p tp,tc − p dh,tc, với kết quả là 1,8 kN/m² Từ đó, hoạt tải sàn ngắn hạn tính toán từ sàn truyền lên dầm là p nh,tt = n p nh,tc, cho giá trị 2,34 kN/m² Cuối cùng, hoạt tải ngắn hạn tác dụng lên dầm tính theo mét dài là p d = p nh,tt L 1, với kết quả đạt 8,892 kN/m.

Sử dụng phần mềm SAP2000 để thiết lập sơ đồ tính dầm, khai báo các thông số như tiết diện và vật liệu, gán tải trọng cùng với các trường hợp chịu tải và tổ hợp tải trọng, sau đó tiến hành chạy phân tích nội lực.

2.4.1 Các trườ ng h ợp đặ t t ả i

Hình 2.3 Sơ đồ gán tĩnh tải lên dầm trục C

Hình 2.4 Sơ đồ gán hoạt tải chất đầy lên dầm trục C

- Hoạt tải nhịp chẵn (hoạt tải 1):

Hình 2.5 Sơ đồ gán hoạt tải 1 lên dầm trục C

- Hoạt tải nhịp lẻ (hoạt tải 2):

- Hoạt tải liền nhịp 1-2 (hoạt tải 3):

- Hoạt tải liền nhịp 2-3 (hoạt tải 4):

- Hoạt tải liền nhịp nhịp 3-4 (hoạt tải 5):

Hình 2.9 Sơ đồ gán hoạt tải 5 lên dầm trục C 2.4.2 T ổ h ợ p t ả i tr ọ ng

Ta có các tổ hợp tải trọng như sau:

- COMBO1: Tĩnh tải + Hoạt tải 1;

- COMBO6: Tĩnh tải + Hoạt tải chất đầy;

- THBAO: COMBO1; COMBO2; COMBO3; …; COMBO6; COMBO7;

- Biểu đồ bao Momen dầm trục C:

Hình 2.10 Biểu đồ bao Momen dầm trục C (kNm)

- Biểu đồ bao Lực cắt dầm trục C:

Hình 2.11 Biểu đồ bao Lực cắt dầm trục C (kN)

Tính toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật b d h d = 200x300 (mm)

Hình 2.12 Tiết diện tính toán của dầm trục C

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 50 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 = h − a; (2.11) α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R = 0,413; (2.12) ξ = 1 − √1 − 2 α m ; (2.13)

260 = 4,93% (2.15) Kết quả tính cốt thép dầm được tóm tắt trong bảng 2.1

B ả ng 2.1 Tính cốt thép dọc cho dầm trục C

Tính cốt ngang với giá trị lực cắt lớn nhất Q = 37,7 (kN)

Q max ≤ φ b1 R bt b h 0 = 0,3 22000 0,2 0,25 = 330 (kN); (2.16) φ b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

M b = φ b2 R bt b h 0 2 = 1,5 1400 0,2 0,25 2 = 26,25 (kNm); trong đó φ b2 là hệ số phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên, được xác định là 1,5 Độ dài khe nứt nguy hiểm nhất cũng cần được xem xét.

→ Điều kiện cường độ như sau:

Q max ≤ Q u = 0,5 R bt b h 0 + 1,5 q sw h 0 → q sw =Q max − 0,5 R bt b h 0

1,5 0,25 = 7,2 (kN/m) (2.19) Kiểm tra điều kiện: q sw ≥ 0,25 R bt b = 0,25 1400 0,2 = 70 (kN/m) → Không thỏa mãn (2.20)

Ta lấy q sw = 70 (kN/m) để tính toán

- Bước cốt đai theo tính toán:

Chọn n = 2 nhánh, dsw = 0,008 (m) s tt = R sw n.π d sw 2

- Bước cốt đai theo cấu tạo: s ct = h 0

- Bước cốt đai lớn nhất: s max = R bt b h 0 2

37,7 = 0,46 (m) = 46 (cm); (2.23) Chọn s = min (stt; sct; smax) = 12,5 (cm);

→ Chọn ∅8a120 bố trí ở đoạn L/4 hai đầu dầm

→ Chọn ∅8a240 bố trí ở đoạn L/2 giữa dầm.

THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 3

3.1.1 Ch ọn sơ bộ kích thướ c

- Đoạn dầm BD chọn kích thước 25x60cm;

- Đoạn dầm AB chọn kích thước 25x25cm;

- Cột trục A chọn kích thước 25x25cm;

- Cột trục B chọn kích thước 25x50cm;

- Cột trục D chọn kích thước 25x50cm;

Bê tông B40: R b = 22000 (kN/m 2 ); R bt = 1400 (kN/m 2 ) ;

Cốt thép dọc sử dụng loại CB300-V: R s = 260000 (kN/m 2 ) ;

Cốt thép đai sử dụng loại CB240-T: R sw = 170000 (kN/m 2 ) ;

Sơ đồ tính khung trục 3

Ta có sơ đồ tính khung trục 3 như sau:

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán khung trục 3

Ta có tiết diện truyền tải từ sàn lên các dầm thuộc khung trục 3 như sau:

Hình 3.2 Tiết diện truyền tải từ sàn lên các dầm thuộc khung trục 3

Trọng lượng bản thân đoạn dầm BD (tiết diện 25x60cm): g BD = γ bt b h n = 25 0,25 0,6 1,1 = 4,13 (kN/m); (3.1) Trọng lượng bản thân đoạn dầm AB (tiết diện 25x25cm): g AB = γ bt b h n = 25 0,25 0,25 1,1 = 1,72 (kN/m); (3.2)

Tính toán trọng lượng tường xây trên đoạn dầm BD theo lực phân bố đều trên dầm như sau: g t = γ t δ t h t n = 18 0,11 (3,8 − 0,6) 1,1 = 6,97 (kN/m); (3.3)

3.3.1.3 Tĩnh tải từ sàn truyền vào dầm

Tĩnh tải từ sàn truyền lên đoạn dầm BD theo dạng hình thang được tính như sau: g s1 = (g s + n p dh,tc ).L 1

2 2 = 19,15 (kN/m); (3.4) Tĩnh tải từ sàn truyền lên đoạn dầm AB theo dạng hình tam giác được tính như sau: g s2 = (g s + n p dh,tc ).L 2

3.3.1.4 Lực tại các nút A, B, C, D (do tĩnh tải từ các dầm dọc trục A, B, C, D truyền vào)

Tĩnh tải dầm dọc bao gồm: trọng lượng bản thân (N1), trọng lượng tường xây (N2), tĩnh tải sàn từ sàn truyền vào (N3), được xác định theo Công thức 3.6

2 2 = 6,27 (kN); (3.7) + Trọng lượng tường xây (tường bao che dày 220mm):

2 2 = 57,93 (kN); (3.8) + Tĩnh tải từ sàn truyền vào theo dạng hình tam giác:

2 2 = 6,27 (kN); (3.10) + Trọng lượng tường xây: Tại vị trí dầm dọc trục C không có tường xây, ta không tính toán đến trọng lượng tường xây

+ Tĩnh tải từ sàn truyền vào theo dạng hình tam giác:

2 2 = 6,27 (kN); (3.12) + Trọng lượng tường xây (tường ngăn bên trong dày 110mm):

2 2 = 28,97 (kN); (3.13) + Tĩnh tải từ sàn truyền vào theo dạng hình tam giác và hình thang:

2 2 = 6,27 (kN); (3.15) + Trọng lượng tường xây:

2 2 = 57,93 (kN); (3.16) + Tĩnh tải từ sàn truyền vào theo dạng hình thang:

3.3.2.1 Hoạt tải từ sàn truyền vào

- Hoạt tải từ sàn truyền lên đoạn dầm BD theo dạng hình thang được tính như sau: p BD = p nh,tt L 1

- Hoạt tải từ sàn truyền lên đoạn dầm AB theo dạng hình tam giác được tính như sau: p BD = p nh,tt L 2

3.3.2.2 Lực tại các nút A, B, C, D (do hoạt tải từ các dầm dọc trục A, B, C, D truyền vào)

2 ] = 15 (kN); (3.22) Tải trọng quy về lực tập trung truyền từ ô sàn phía dầm AB:

Tải trọng quy về lực tập trung truyền từ ô sàn phía dầm BC:

Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi mét dài bề mặt thẳng đứng của công trình được xác định theo Công thức 3.26:

Giá trị áp lực gió W0 cho vùng áp lực gió III.B được xác định theo bảng 4 trong TCVN 2737 – 1995 là 125 daN/m² (tương đương 1,25 kN/m²) Hệ số k dùng để điều chỉnh sự thay đổi áp lực gió được tra cứu từ bảng 5 trong TCVN, áp dụng cho dạng địa hình A.

2737 – 1995 c – hệ số khí động, c = +0,8 đối với phía gió đẩy, và c = -0,6 đối với phía gió hút; n – hệ số vượt tải lấy n = 1,2;

B – bề rộng đón gió với B = 3,8 (m)

Kết quả tính tải trọng gió lên khung trục 3 được tóm tắt trong Bảng 3.1

B ả ng 3.1 Xác định tải trọng gió tác dụng lên khung trục 3

Sử dụng phần mềm SAP2000, người dùng có thể dựng khung trục 3D, khai báo tiết diện và vật liệu, gán tải trọng cùng các trường hợp chịu tải và tổ hợp tải trọng, sau đó tiến hành chạy phân tích nội lực.

3.4.1 Các trườ ng h ợp đặ t t ả i

Hình 3.3 Sơ đồ gán tĩnh tải lên khung trục 3

Hình 3.4 Sơ đồ gán hoạt tải chất đầy lên khung trục 3

- Hoạt tải 1 và hoạt tải 2:

Hình 3.5 Sơ đồ gán hoạt tải 1 và hoạt tải 2 lên khung trục 3

- Gió trái và gió phải:

Hình 3.6 Sơ đồ gán gió trái và gió phải lên khung trục 3

Ta có các tổ hợp tải trọng như sau:

Tổ hợp cơ bản 1: 1 Tĩnh tải + 1 Hoạt tải

- COMBO3: Tĩnh tải + Hoạt tải chất đầy;

- COMBO4: Tĩnh tải + Gió trái;

- COMBO5: Tĩnh tải + Gió phải;

Tổ hợp cơ bản 2: 1 Tĩnh tải + 2 hay nhiều Hoạt tải

- COMBO6: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải 1 + 0,9 Gió trái;

- COMBO7: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải 2 + 0,9 Gió trái;

- COMBO8: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải chất đầy + 0,9 Gió trái;

- COMBO9: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải 1 + 0,9 Gió phải;

- COMBO10: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải 2 + 0,9 Gió phải;

- COMBO11: Tĩnh tải + 0,9 Hoạt tải chất đầy + 0,9 Gió phải;

- THBAO: COMBO1; COMBO2; COMBO3; …; COMBO6; COMBO11;

- Biểu đồ bao Momen khung trục 3:

Hình 3.7 Biểu đồ bao Momen khung trục 3 (kNm)

- Biểu đồ bao Lực cắt khung trục 3:

Hình 3.8 Biểu đồ bao Lực cắt khung trục 3 (kN)

3.5.1 Tính toán c ố t thép d ầ m khung tr ụ c 3

Tính toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật:

- Dầm đoạn BD có tiết diện là b BD h BD = 250x600 (mm);

- Dầm đoạn AB có tiết diện là b AB h AB = 250x250 (mm);

Hình 3.9 Tiết diện tính toán ở đoạn dầm BD và ở đoạn dầm AB

Từ các giá trị momen ở nhịp và ở gối, giả thiết a = 50 (mm), tính cốt thép được thực hiện theo các công thức sau: h 0 = h − a; (3.27) α m = M γ b R b b h o 2 ≤ α R = 0,413; (3.28) ξ = 1 − √1 − 2 α m ; (3.29) Diện tích cốt thép:

260 = 4,93% (3.31) Kết quả tính cốt thép dầm Khung trục 3 được tóm tắt trong Bảng 3.2.

B ả ng 3.2 Tính toán cốt thép dầm khung trục 3

(cm) 𝛂 𝐦 𝛏 A s,tt (mm 2 ) 𝛍 % Chọn cốt thép

𝛍 % Kiểm Chọn A s,ch (mm 2 ) tra

(cm) 𝛂 𝐦 𝛏 A s,tt (mm 2 ) 𝛍 % Chọn cốt thép

𝛍 % Kiểm Chọn A s,ch (mm 2 ) tra

Tính cốt ngang đoạn dầm BD với giá trị lực cắt lớn nhất Q = 184,512 (kN)

Q max ≤ φ b1 R bt b h 0 = 0,3 22000 0,25 0,55 = 907,5 (kN); (3.32) φ b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

M b = φ b2 R bt b h 0 2 = 1,5 1400 0,25 0,55 2 = 158,813 (kNm); (3.33) Trong đó, φ b2 là hệ số phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên, được xác định là 1,5 Độ dài khe nứt nguy hiểm nhất cũng cần được xem xét.

1,5 0,55 = 75,83 (kN/m); (3.35) Kiểm tra điều kiện: q sw ≥ 0,25 R bt b = 0,25 1400 0,25 = 87,5 (kN/m) → Không thỏa mãn (3.36)

Ta lấy q sw = 87,5 (kN/m) để tính toán

158,813 = 0,67 (m) = 67 (cm); (3.39) Chọn s = min (stt; sct; smax) = 19,5 (cm);

→ Chọn ∅8a300 bố trí ở đoạn L/2 giữa dầm

Tính cốt ngang đoạn dầm AB với giá trị lực cắt lớn nhất Q = 66,337 (kN)

Q max ≤ φ b1 R bt b h 0 = 0,3 22000 0,25 0,2 = 330 (kN); (3.40) φ b1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của đặc điểm trạng thái ứng suất của bê tông trong dải nghiêng, lấy bằng 0,3

M b = φ b2 R bt b h 0 2 = 1,5 1400 0,25 0,2 2 = 21 (kNm); (3.41) Hệ số φ b2 phản ánh ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái ứng suất của bê tông phía trên vết nứt xiên, với giá trị là 1,5 Độ dài của khe nứt nguy hiểm nhất được xác định từ các yếu tố này.

1,5 0,2 = 104,46 (kN/m); (3.43) Kiểm tra điều kiện: q sw ≥ 0,25 R bt b = 0,25 1400 0,25 = 87,5 (kN/m) → Thỏa mãn (3.43)

66,337 = 0,21 (m) = 21 (cm); (3.45) Chọn s = min (stt; sct; smax) = 10 (cm);

→ Chọn ∅8a200 bố trí ở đoạn L/2 giữa dầm

3.5.2 Tính toán c ố t thép c ộ t khung tr ụ c 3

Dựa trên kết quả chạy nội lực từ phần mềm SAP2000, chúng ta có thể xác định các cặp nội lực cần thiết để tính toán thép dọc trong cột, chỉ sử dụng kết quả nội lực từ các tổ hợp COMBO1 đến COMBO11.

Ta tính toán cứ 2 tầng sẽ thiết kế cột giống nhau

Ta tính toán cốt thép trong cột theo trường hợp thép đối xứng

Trình tự tính toán thực hiện như sau:

- Chiều cao cột được tính toán theo Công thức 3.46:

Ht là chiều cao tầng (m);

Hd là chiều cao dầm (m);

Cấu trúc khung nhiều tầng với ít nhất hai nhịp, có sự liên kết cứng giữa dầm và cột Chiều cao của cột được tính toán theo Công thức 3.47.

Tiết diện cột: b.h (m 2 ) trong đó b là bề rộng cột (m), h là chiều cao cột (m)

Bê tông B40 có: Rb = 22000 kN/m 2 ; Eb = 36 10 6 kN/m 2 ;

Cốt thép loại CB300 – V có: Rs = Rsc = 260000 (kN/m 2 ); Es = 210 10 6 (kN/m 2 );

Hệ số: ε R = 0,583; Độ mảnh được tính toán theo Công thức 3.48: λ = L 0 i = L 0

0,288 b < [λ] = 120; (3.48) Giá trị nội lực của cặp lực thứ i: M (kNm); N (kN) Độ lệch tâm tĩnh học: e 1 =M

N; (3.49) Độ lệch tâm ngẫu nhiên: e a = max ( L

30; 10mm) ; (3.50) Độ lệch tâm ban đầu: e 0 = e 1 + e a ; (3.51)

- Hàm lượng cốt thép: μ t,gt =A s + A ′ s b h 0 ; (3.52)

- Các giá trị: agt (m), a’gt (m);

Tính các giá trị: h 0 = h − a gt (3.53) z a = h 0 − a ′ gt (3.54)

0,15 ≤ δ e =e 0 h ≤ 1,5 (3.58) k b = 0,15 φ L (0,3 + δ e ) (3.59) Độ cứng của cột được xác định theo Công thức 3.60:

D = k b E b I b + k s E s I s (3.60) Lực dọc giới hạn quy ước được xác định theo Công thức 3.61:

Hệ số uốn dọc được xác định theo Công thức 3.62: η = 1

Tính toán các khoảng cách: e = ηe o +h

Giả định cột nén lệch tâm lớn, chiều cao vùng nén được xác định theo Công thức 3.65: x = N

Tính toán diện tích theo từng trường hợp:

- Khi x > ε R h 0 , ta tính toán theo trường hợp lệch tâm bé Chọn giá trị xi (m) để tiếp tục tính toán

Diện tích cốt thép được tính toán theo Công thức 3.65

Ta tính lại xi’ theo Công thức 3.67: ε R h 0 ≤ x N + R s A s 1 + ε R

Kiểm tra xem x có hội tụ:

- Khi xi = xi’ thì lấy kết quả As và A’s đã tính;

- Khi xi ≠ xi’ta chọn lại x và tính toán lại As và A’s cho đến khi x hội tụ

Nếu μ t,gt ≈ μ t,th → Bài toán an toàn, ta chấp nhận kết quả tính toán

Nếu μ t,gt ≠ μ t,th → Giả thiết lại μ t,gt và tính toán lại

Kết quả tính toán thép cột khung trục 3 được trình bày trong Bảng 3.3.

B ả ng 3.3 Kết quả tính toán thép cột Khung trục 3

Trục Tầng Cặp nội lực Lực Giá trị lực Đơn vị b (cm) h (cm) L 0 (m) a = a’

Cặp 1 M min -251,7389 kNm 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 2 0,25 LTL 1130 2,01 Thỏa

Cặp 2 M max 259,2175 kNm 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 2 0,22 LTL 1143 2,04 Thỏa

Cặp 3 N max -1577,141 kN 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 2 0,28 LTB 1157 2,06 Thỏa

Cặp 3 N max -1009,146 kN 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 0,6 0,18 LTL 357 0,64 Thỏa

Cặp 1 M min -149,662 kNm 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 1,5 0,04 LTL 1011 1,8 Thỏa

Cặp 3 N max -479,277 kN 25 50 2,24 0,05 0,45 0,4 1,2 0,09 LTL 774 1,22 Thỏa

Cặp 2 M max 36,9151 kNm 25 25 2,485 0,04 0,21 0,17 1 0,13 LTB 75,2 Cấu tạo

N tư -699,347 kN 25 25 2,485 0,04 0,21 0,17 1 0,13 LTB 75,2 Cấu tạo

Cặp 3 N max -33,4113 kN 25 25 2,485 0,04 0,21 0,17 1 0,13 LTB 65,65 Cấu tạo

M tư -735,011 kNm 25 25 2,485 0,04 0,21 0,17 1 0,13 LTB 65,65 Cấu tạo

Kết quả chọn thép cho cột khung trục 3 được trình bày trong Bảng 3.4

B ả ng 3.4 Kết quả chọn thép cột khung trục 3

Trục Tầng Cặp nội lực Các cặp nội lực A’ s,tt = A s,tt

N = - 699,347 (kN) 75,2 Cấu tạo Cấu tạo

N = - 735,011 (kN) 65,65 Cấu tạo Cấu tạo Ở cột trục B và trục D bố trí cốt thép là 3∅22 (As,ch = 1140,4 mm 2 ) Ở cột trục A bố trí cốt thép là 2∅16 (As,ch = 402,1 mm 2 )

Hình 3.10 Mặt cắt cột trục B và cột trục D

Hình 3.11 Mặt cắt cột trục A 3.5.3 Tính toán c ố t treo cho khung tr ụ c 3

Tại vị trí dầm phụ nối với dầm chính, do có tải trọng lớn tập trung, cần thiết phải lắp đặt cốt treo gia cường để ngăn ngừa nguy cơ phá hoại cục bộ cho dầm chính.

Sử dụng loại cốt treo dạng đai

Hình 3.12 Phản lực tại vị trí giao nhau giữa dầm chính và dầm phụ

Lực tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:

Sử dụng cốt treo dạng đai, chọn ∅8 (asw = 50,26 mm 2 ), n = 2 nhánh Số lượng cốt treo cần thiết được tính toán theo Công thức 3.69: m ≥

2 50,26 10 −6 210000 = 1,83 (3.69) Chọn m = 6 đai, bố trí mỗi dầm phụ 3 đai, trong đoạn hs = 275mm Khoảng cách giữa các cốt treo là 100 mm

Hình 3.13 Bố trí cốt treo

Khoảng cho phép bố trí cốt treo dạng đai:

Tiêu đề	Đồ án môn học thực hành thiết kế kết cấu công trình bê tông cốt thép
Tác giả	Nguyễn Minh Hiếu
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Nam
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	3,51 MB