thuyết minh đồ án khung nhà bê tông cốt thép

Đồ án thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng là đồ án két cấu thứ hai Sau đồ án thiết kế sàn bê tông cốt thép toàn khối mà sinh viên ngành kỹ sư xây dựng dân dụng và công nghiệp ph

Trang 1

Thuyết minh đồ án khung nhà bê tông cốt thép_ Nhóm đồ án 5

Lời nói đầu.

Đồ án thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng là đồ án két cấu thứ hai (Sau đồ án thiết kế sàn bê tông cốt thép toàn khối) mà sinh viên ngành kỹ sư xây dựng dân dụng và công nghiệp phải thực hiện Đó là sự tổng hợp kiến thức áp dụng vào thực tế của sinh viên sau khi học xong các tất cả các môn cơ sở ngành và chuyên ngành như: Sức bền vật liệu, Cơ học cết cấu, Kết cấu bê tông cốt thép 1 và đặc biệt là Kết cấu nhà bê tông cốt thép Đây là đồ án nhằm kiểm tra kiến thức và khả năng tính toán của sinh viên, khả năng nắm bắt các nguyên lý cấu tạo các cấu kiện, khả năng tư duy và khả năng thể hiện các bản vẽ bằng Autocad, đó cũng là yêu cầu cấp thiết của một kỹ sư xây dựng sau khi ra trường Đồ án được thực hiện theo từng nhóm sinh viên, mỗi nhóm gồm 4 người Tất cả các thành viên trong nhóm đều tích cực tham gia công việc của nhóm và hoàn thành công việc được giao đúng thời hạn và chính xác.

Qua 4 tuần làm việc nhiệt tình dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn

Thanh Hưng, nhóm chúng em gồm 4 thành viên đã hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Xây Dựng

đã hết lòng giúp đỡ chúng em, và đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thanh Hưng đã trực tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án này.

Trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy cô và các bạn góp ý để chúng em có thể hoàn thành tốt hơn trong những đồ án sau.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, tháng 04 năm 2012.

Nhóm thực hiện

Trang 2

Phần I: Tính toán khung

I- Mô tả công trình

Công trình mà chúng tôi thiết kế là trường học 5 tầng Công trình được xâydựng trong thành phố bị che chắn mạnh bởi các tòa nhà cao tầng Hệ thống kết cấucủa công trình gồm:

1 Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả

các tải trọng theo phương ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng

2 Hệ thống kết cấu bao che: gồm tường và cửa, chỉ làm chức năng che chắn

cho phần nội thất bên trong và bên ngoài, không tham gia chịu lực

3 Hệ thống sàn: phân bố đều ở các tầng, ngoài việc chịu tải trọng bản thân và

hoạt tải sử dụng tác dụng trực tiếp lên nó thì sàn còn đóng vai trò liên kết, truyềntải trọng ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình được ổnđịnh và đảm bảo các cấu kiện cùng tham gia chịu lực

4 Các bộ phận giao thông: cầu thang theo phương đứng, hành lang theo

phương ngang

Trang 3

Thuyết minh đồ ỏn khung nhà bờ tụng cốt thộp_ Nhúm đồ ỏn 5

N1 N1 SC SC SC M

xà gồ th? p u 100

t ờng thu hồi 110 sàn btct vữa trát trần mác 25 dày 20, sơn trắng

lớp n1 sàn lát gạch ceramic 400x400 lau mạch bằng xi măng nguyên chất vữa xi măng mác 75 dày 30

bê tông l? t đá 4x6, mác 100, dày 100 lớp cát n? n t ới n ớc đầm kĩ (dày khoảng 750 t?nh t? mặt đất tn) Lớp đất tự nhiên đầm chặt k = 0,96

lớp SC sàn lát gạch ceramic 400x400 lau mạch bằng xi măng nguyên chất vữa xi măng mác 70 dày 30

sàn btct vữa trát trần mác 75 dày 20 lăn sơn màu trắng

lớp sh sàn lát gạch ceramic 400x400 lau mạch bằng xi măng nguyên chất vữa xi măng mác 75 dày 30

sàn btct vữa xi măng trát trần mác 75 dày 20

Trang 4

8700 110

Trang 5

DW1 DW1

DW2 DW2 DW2 DW2

Trang 6

+ Nếu   12 thì dùng thép AII có RS = RSC = 280MPa

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:

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

3 Chọn kích thước chiều dày sàn:

Chọn chiều dày sàn theo công thức của P.GS TS Lê Bá Huế:







8 37

kL

d

ngL

L





a, Với sàn trong phòng:

- Hoạt tải tính toán: ps = pc.n = 410.1,2 = 492 (Kg/m2)

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

Bảng 1 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn:

Các lớp vật liệu

Tiêu chuẩn (daN/m 2 )

n

Tính toán (daN/m 2 )

Gạch ceramic dày 8 mm,  0 = 2000 daN/m3

p g

Trang 7

Ô sàn trong phòng có:

41 , 0 7 , 8

5 , 3 5

, 3

; 7 , 8

a L m L

 Chiều dày sàn trong phòng:

) ( 66 , 9 ) ( 0966 , 0 41 , 0 8 37

15 1 5 , 3

8 37

Nếu kể cả trọng lượng bản thân sàn BTCT thì:

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

)m/daN(6,4221

,1.1,0.25006

,147n

.h.g

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

) / ( 6 , 932 492 6 ,

p g

6 , 639

7 , 1 7

, 1

5 , 3

L

m B

7 , 1 08 , 1

8 37

Nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:

- Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang:

)m/daN(6,3671,1.08,0.25006

,147n

.h.g

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:

Trang 8

Bảng 2 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái:

0 2000daN/m,

,97130p

g

Do tải trọng trên mái nhỏ nên chọn chiều dày của ô sàn lớn và ô sàn bé trên mái là:

)cm(8

,1.20130n.h.g

g

gm  0  maiton bt s3     2.

- Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:

)m/daN(5,4685

,97371p

g

4 Lựa chọn kết cấu mái:

Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi

5 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

a, Kích thước tiết diện dầm:

* Dầm BC (dầm trong phòng )

Trang 9

Với dầm trên mái, do tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao bé hơn h d  0 , 5m

* Dầm AB (dầm ngoài hành lang )

Nhịp dầm: LL1  1 , 7m , khá nhỏ ta chọn chiều cao dầm hd 0,3m , bề rộngm

N.k

2

7 , 1 2

7 , 8

S B   

- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:

) ( 72 , 16645 2

, 18 6 , 914

, 4 ).

5 , 3 2

7 , 8 (

514

, 0 ).

2

7 , 1 2

7 , 8 (

296

, 18 5 , 468

14 , 149870

1 , 1

cm R

N k A

Trang 10

975 , 2 5 , 3 2

7 , 1

m

S A  

- Lực dọc do lực phân bố đều trên bản sàn:

) ( 31 , 2557 975

2 6 , 859

7 , 1 296

, 2 5 , 468

3 , 15619 3 , 1

R

N k A

cm x h

x

b c c  30 45 cho tầng 3, 4, 5

Cột trục A có kích thước: bc xhc 22x22 cm cho cả 5 tầng

Trang 11

Trang 12

C-30X50 C-30X50

C-30X50

C-30X50 C-30X50

C-30X50 D-22X70

D-22X70 D-22X70

D-22X30 D-22X30

Trang 13

III- Sơ đồ tính toán khung phẳng

A B

Trang 14

m h

h t t L

2

45 , 0 2

45 , 0 11 , 0 11 , 0 7 , 8 2 2 2 2

t L

2

45 , 0 11 , 0 7 , 1 2 2



( Với trục cột là trục cột tầng3, 4 và tầng 5)

b, Chiều cao của cột:

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

- Xác định chiều cao của cột tầng 1:

Lựa chọn chiều cao chôn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt –0,45 m) với

m5,0mm

500

) ( 3 , 5 2

3 , 0 5 , 0 45 , 0 5 , 4 2

m t

h h

h t2  t3  t4  t5  4 , 5



Ta có sơ đồ kết cấu thể hiện hình 7

Trang 15

C-30X50

C-30X50 C-30X50 C-30X45

C-30X45 C-30X45

C-30X45 C-30X45 C-30X45

C-22X22 C-22X22 C-22X22 C-22X22 C-22X22

D-22X70 D-22X70 D-22X70 D-22X70 D-22X50

D-22X30

D-22X30 D-22X30

Trang 16

IV- Xác định tải trọng đơn vị

1.Tĩnh tải đơn vị

- Tĩnh tải sàn phòng học: gs = 422,6 (daN/m2)

- Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 367,6 (daN/m2)

- Tĩnh tải sàn mái: gm = 371 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 371 (daN/m2))

- Tường xây 220: gt2 = 514 (daN/m2)

- Tường xây 110: gt2 = 296 (daN/m2)

2 Hoạt tải đơn vị

- Hoạt tải sàn phòng học: ps = 492 (daN/m2)

- Hoạt tải sàn hành lang: phl =492 (daN/m2)

- Hoạt tải sàn mái và sênô: pm = 97,5 (daN/m2)

V- Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm cột sẽ do chương trình tính toán kếtcấu tự tính

4

3

2

Trang 17

Tĩnh tải trên các tầng 2, 3, 4, 5 được tính trong bảng 3

B ng 3 Tính t nh t i t ng 2, 3, 4, 5ảng 3 Tính tĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5 ĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5 ảng 3 Tính tĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5 ầng 2, 3, 4, 5

1386,13(Kg/m)

3339,3(Kg/m)

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 4,5 - 0,3 = 4,2m

với hệ số giảm lỗ cửa 0,7:

514 x 4,2 x 3,9 x 0,7

Cộng và làm tròn:

635,25(Kg)

5289,1(Kg)

5924,3(Kg)

1

2

G B

Giống như mục 1,2,3 của GC đã tính ở trên

Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào:

367,6 x (3,5-0,22)

5924,3(Kg)1205,73(Kg)7130,13(Kg)

G A

Trang 18

847,4(Kg)2688,4(Kg)

Trang 19

S t Như vậy nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp BC thì tường có độ caotrung bình là:

) ( 04 , 1 22 , 0 7 , 8

239 , 9

Trang 20

Tĩnh tải tầng mái được tính trong bảng 4

Bảng 4 Tính tĩnh tải tầng mái

TĩNH TảI PHÂN Bố TRÊN MáI - Kg/m

1

2

m 1

g (daN/m)

Do trọng lượng tường thu hồi 110mm cao trung bình 1 , 04m:

04 , 1 296

1216,88(Kg/m)

1827,2(Kg/m)1

m 2

g (daN/m)

Do trọng lượng tường thu hồi 110 cao trung bình 0 , 5m:

5 , 0 296

g m



363(Kg/m)

tĩnh tải tập trung trên mái

2500 x 1,1 x 0,08 x 0,6 x 3,5

Cộng và làm tròn :

635,25(Kg)779(Kg)514,9(Kg)1929,15(Kg)

Trang 21

1852,26(Kg)1

2500 x 1,1 x 0,08 x 0,6 x 3,5

635,25(Kg)847,0(Kg)514,9(Kg)3146,13(Kg)

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

Trang 22

VI- Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

1 Trường hợp hoạt tải 1

Trang 23

P A I = P B I (daN)

Do tải trọng sàn truyền vào

(Kg)

Trang 24

Do tải trọng sênô truyền vào:

97,5 x 0,6 x 3,5

104,8(Kg)

Trang 25

2 Trường hợp hoạt tải 2

P A II = P B II (Kg)

Do tải trọng sàn truyền vào

492 x 3,5 x 1,7 / 2

1463,7(Kg)

Trang 27

(Kg)

Trang 28

Hoạt tải toàn phần tác dụng lên tầng và mái Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị Kg/m) Kết quả

Do tải trọng từ sàn truyền truyền phân bố đều theo hình

97,5 0,6.3,5

314,25(Kg/m)

290(Kg)204,75(Kg)

Trang 29

Hình 17 Sơ đồ hoạt tải 1 Hình 18 Sơ đồ hoạt tải 2

tác dụng vào khung tác dụng vào khung

Hình 19 Sơ đồ hoạt tải toàn phần

1463,7 1463.71463,7 1463,7

1722

1722 1722

1463,7 1463,7 1463,7

7734,0 1463,7

1463,7 1463,7

1463,7

314,25 290,06290,06

Trang 30

VII- Xác định tải trọng gió

Công trình xây dựng tại địa điểm có áp lực gió đơn vị: W0 = 65 Kg/m2 Công trìnhđược 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 Tảitrọng truyền lên khung sẽ được tính theo công thức

7 , 1 7 , 8

5 5 , 4



Nội suy cú

Trang 31

Hình 20 Sơ đồ gió trái

89,7 107,4 119,5 128,8 140,9

119,6 143,2 159,3 171,7 187,8

187,7 140,8

Trang 32

VIII- Xác định nội lực

Sử dụng chương trình tính toán kết cấu

Sap 2000 để tính toán nội lực cho khung với

sơ đồ phần tử dầm và cột như hình 21

Khi khai báo tải trọng trong chương

trình tính toán kết cấu, với trường hợp tĩnh

tải, phải kể đến trọng lượng bản thân của kết

cấu (cột, dầm khung) với hệ số vượt tải n =

1,1

Ta có các số liệu đầu vào (Input) và

đầu ra (Output) của chương trình tính

1 Số liệu đầu vào ( Input - KN-m Units)

S T A T I C L O A D C A S E S

STATIC CASE SELF WT

CASE TYPE FACTOR

TT DEAD 1.1 Hình 21.Sơ đồ phần tử dầm,cột của khung

Text Text Text Yes/No m m m m

Trang 33

DHL5 12 18 No 1.765 3.4525 0 23.3

GHL1 8 14 No 1.765 3.4525 0 5.3

2 Số liệu đầu ra (Output)

Từ số liệu đầu ra của Sap 2000 ta có được các giá trị nội lực của các phần tử

Từ đây ta tiến hành tổ hợp nội lực cho các phần tử dầm và cột

Bảng số liệu nội lực dùng chương trình sap2000v12

Trang 35

Trang 37

Trang 39

Trang 40

hình 22 lực dọc do tĩnh tảI tác dụng

vào khung

Hình 23 lực cắt do tĩnh tải tác dụng

vào khung

Trang 41

Hình 26 lực cắt do trường hợp chất

tải ht1 vào khung phẳng Hình 27 biểu đồ mô men do ht1 gây ra trên hệ khung phẳng

Trang 42

Hình 30 biểu đồ mô men do ht2 tác

dụng vào khung phẳng Hình 31 biểu đò lực dọc do http tác dụng vào khung phẳng

Hình 32 biểu đồ lực cắt do HTTP tác Hình 33 biểu đò lực dọc do gió tráI td

Trang 43

Hình 34 biểu đò lực cắt do gió tráI

gây tra trên khung phẳng Hình 35 biểu đò mô men do gió tráI

gây ra trên khung phẳng

Trang 44

Hình 39 biểu đồ mô men do gió phải gây tra trên khung phẳnng

Trang 45

X- Tính toán cốt thép dầm

1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm:

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, có:

Mpa90,0R

;Mpa5,11

Sử dụng thép dọc nhóm AII có:

Mpa280R

 Tính cốt thép cho gối C (mômen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật b x h = 22 x 70 cm:

M=282,59 kN.m

Giả thiết: a  6 ( cm )  h0  70  6  64 ( cm )

273 , 0 64 22 115

10 59 , 282

4 2

Mb m



- Có m R 0,429

) ( 84 , 18 64 837 , 0 2800

10 59 ,

282

.

837 , 0 2

2 1 1

2 4

0

cm h

R

M A

% 34 , 1 64 22

84 , 18

 Tính cốt thép cho gối B (mômen âm):

M=315,37 kN.m

Giả thiết: a  6 ( cm )  h0  70  6  64 ( cm )

304 , 0 64 22 115

10 37 , 315

Mm



Trang 46

) ( 65 , 21 64

813 , 0 2800

10 37 ,

315

.

813 , 0 2

2 1 1

2 4

0

cm h

R

M A

% 54 , 1 66 22

65 , 21

 Tính cốt thép cho nhịp BC (mômen dương)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với h , 10(cm)

f Giả thiết: a 6(cm) h0 70 664(cm)

Giá trị độ vươn của cánh SC được lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:

+ Một nửa khoảng cách thông thủy của các dầm

) ( 64 , 1 ) 22 , 0 5 , 3 ( 5 ,

+ 1/6 nhịp cấu kiện: 1,43( )

6

57,



)(43,

).(20897800)

2

1064.(

10.308.115)2.(

,

0 , ,

m kN

cm daN

h h h b R

10.92,295

4 2

0



h b R

M

f b m



2

2 1

10 92 , 295

.

2 4

0

cm h

R

M A

s



68,16

As

Trang 47

- Gối B: MB =-72,65 (kN.m)

- Gối A: MA = -23,20 (kN.m)

- Mômen dương lớn nhất : M = 21,73 (kN.m)

(Hình vẽ)

 Tính thép cho gối B (mômen âm):

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

- Giả thiết: a 4 (cm)  h0  30  6  24 (cm)

Tại gối B : M=72,65 (kN.m)

425 , 0 24 22 115

10 65 ,

72

4 2

.21

10.65,72

2 4

0

cm h

R

M A

%52,1,02622

38,14

x h

b

As

 Tính cốt thép cho gối A (mômen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh=22x30 (cm)

Giả thiết: a4(cm) h0 30 426(cm)

Tại gối A: M=-23,20 (kN.m)

136 , 0 26 22 115

10 20 , 23

4 2

M

b m



Có m R 0,429

927,02

.211

10.20,23

2 4

0

cm h

R

M A

s

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min 0

%6,026.22

44,3

Trang 48

) ( 92 , 161 ) ( 1619200 )

2

8 26 (

8 8 , 80 115 ) 2 (

.

, 0 ,

b R

Có M Max 21,73(kN.m)170,16(kN.m) trục trung hòa đi qua cánh

Tính với tiết diện chữ nhật b,f x h80,8x30(cm)

503,026.8,80.115

10.73,21

4 2

0



h b R

M

f b

m



Có m R 0,429

982,02

.211

10.73,21

2 4

0

cm h

R

M A

%53,026.22

04,3

Tính cốt thép cho gối C (mômen âm):

M=282,59 kN.m

Giả thiết: a  6 ( cm )  h0  70  6  64 ( cm )

10

M

Trang 49

) ( 86 , 18 64 837 , 0 2800

10

282,81

.

837 , 0 2

2 1 1

2 4

0

cm h

R

M A

% 34 , 1

% 100 64 22

86 , 18

 Tính cốt thép cho gối B (mômen âm):

M=300,76 kN.m

Giả thiết: a  6 ( cm )  h0  70  6  64 ( cm )

29 , 0 64

22 115

10 300,76

4 2

Mb m



- Có m R 0,429

) ( 37 , 20 64

824 , 0 2800

10

300,76

.

824 , 0 2

2 1 1

2 4

0

cm h

R

M A

% 4 , 1

% 100 64

22

37 , 20

 Tính cốt thép cho nhịp BC (mômen dương)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén với hf , 10(cm).Giả thiết: a 6(cm) h0 70 664(cm)

Giá trị độ vươn của cánh SC được lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:

+ Một nửa khoảng cách thông thủy của các dầm

) ( 64 , 1 ) 22 , 0 5 , 3 ( 5 ,

+ 1/6 nhịp cấu kiện: 1,43( )

6

57,



Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	3,12 MB