đồ án bê tông cốt thép 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤTKHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 Hoạt tải mái Hoạt tải sàn Hoạt tải hành lang PHẦN THÔNG QUA ĐỒ ÁN Ghi chú: sinh viên p

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2

Hoạt tải mái

Hoạt tải sàn

Hoạt tải hành lang

PHẦN THÔNG QUA ĐỒ ÁN

(Ghi chú: sinh viên phải tham gia tối thiểu 3 lần thông qua đồ án mới được phép bảo vệ)

môc lôc

chơng 1: lựa chọn giải pháp kết cấu 1.1 Cơ sở quy phạm và tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 356 - 2005: kết cấu bê tông cốt thép - tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 2737 - 1995: tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế

1.2 Vật liệu sử dụng

- Bê tông móng và thân công trình cấp độ bền B15 (mác M200#) có11,5

b

R = MPa; R bt = 0,9MPa

- Cốt thép:

+ Thép φ <12mm nhóm CI: R S =R SC = 225MPa; R SW = 175MPa

+ Thép φ ≥12mm nhóm CII: R S =R SC = 280MPa;R SW = 225MPa

1.3 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn

Thông thờng có 3 giải pháp kết cấu sàn: Sàn nấm, sàn sờn, sàn ô cờ

- Với sàn nấm: Khối lợng bê tông lớn nên giá thành sẽ cao, khối lợngcông trình lớn do đó kết cấu móng phải có cấu tạo tốt, khối lợng cũng vì thế

mà tăng lên Ngoài ra dới tác dụng của gió động và động đất thì khối lợng ợng tham gia dao động lớn → Lực quán tính lớn → Nội lực lớn làm cho cấutạo các cấu kiện nặng nề kém hiệu quả về mặt giá thành cũng nh kiến trúc

l-Ưu điểm của sàn nấm là chiều cao tầng giảm nên cùng chiều cao nhà sẽ

có số tầng lớn hơn Tuy nhiên để cấp nớc, cấp điện và điều hoà ta phải làmtrần giả nên u điểm này không có giá trị cao

- Với sàn sờn: Do độ cứng ngang của công trình lớn nên khối lợng bêtông khá nhỏ → Khối lợng dao động giảm → Nội lực giảm → Tiết kiệm đợc

bê tông và thép cũng do độ cứng công trình khá lớn nên chuyển vị ngang sẽgiảm tạo tâm lí thoải mái cho ngời sử dụng

Nhợc điểm của sàn sờn là chiều cao tầng lớn và thi công phức tạp hơn ong án sàn nấm tuy nhiên đây cũng là phơng án khá phổ biến do phù hợp với

ph-điều kiện kỹ thuật thi công hiện nay của các công ty xây dựng

- Với sàn ô cờ: Tuy khối lợng lợng công trình là nhỏ nhất nhng do thicông rất phức tạp trong các công việc thi công chính nh lắp ván khuôn, đặt cốtthép, đổ bê tông v.v nên phong án này không khả thi

Qua phân tích, so sánh các phơng án trên ta chọn phơng án dùng sàn sờntoàn khối Dựa vào hồ sơ kiến trúc công trình, giải pháp kết cấu đã lựa chọn vàtải trọng tác dụng lên công trình để thiết kế mặt bằng kết cấu cho các sàn Mặtbằng kết cấu đợc thể hiện trên các bản vẽ kết cấu

1.4 Lựa chọn kích thớc, chiều dày sàn

Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức:

m= ữ với sàn loại bản kê bốn cạnh, m bé với bản đơn kê

tự do, m lớn với bản liên tục;

Với sàn mái nhà dân dụng hmin = 4cm

→ chọn chiều dày mái h mai = 8cm cho toàn bộ ô sàn mái lớn và ô sàn máinhỏ Kết cấu mái gồm hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tờng thu hồi

Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm

→ chọn chiều dày mái h S1= 10cm cho sàn phòng học kích thớc

Với sàn nhà dân dụng hmin = 5cm

→ chọn chiều dày mái h S2 = 8cm cho sàn hành lang kích thớc 4, 2 3,0mì

* Để đơn giản trong tính toán đồ án, chọn chiều dày của tất cả các sàn(sàn mái, sàn phòng học, sàn hành lang) h S = 10cm

Theo cấu tạo sàn ta có trọng lợng cho 1 m2 bản sàn:

Bảng 1.1: Tính tĩnh tải sàn phòng học và sàn hành lang

Các lớp hoàn thiện sàn δ (m) γ

(daN m3)

TT tiêuchuẩn

daN m

Hệ sốvợttải

TT tính toán

daN m

Hệ sốvợttải

TT tính toán

Các phòng chức

năng

TTTC toàn phần

(daN m2)

TTTC dài hạn

(daN m2)

TTTC ngắn hạn

(daN m2)

Hệ

số ợt tải

v-TT tính toán

1.4 Lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực

Theo các dữ liệu về kiến trúc nh hình dáng, chiều cao nhà, không gianbên trong yêu cầu thì các giải pháp kết cấu có thể là:

- Hệ tờng chịu lực

Trong hệ này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tờngphẳng Tải trọng ngang truyền đến các tấm tờng qua các bản sàn Các tờngcứng làm việc nh các công xôn có chiều cao tiết diện lớn Giải pháp này thíchhợp cho nhà có chiều cao lớn và yêu cầu về không gian bên trong không cao(không yêu cầu có không gian lớn bên trong)

- Hệ khung chịu lực

Hệ này đợc tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liênkết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút Các khung phẳng liên kết với nhauqua các dầm dọc tạo thành khung không gian Hệ kết cấu này khắc phục đợcnhợc điểm của hệ tờng chịu lực

→ Qua phân tích một cách sơ bộ nh trên ta nhận thấy mỗi hệ kết cấu cơ

bản của nhà đều có những u, nhợc điểm riêng Đối với công trình này, docông trình có công năng là nhà làm việc nên yêu cầu có không gian linh hoạt.Nên dùng hệ khung chịu lực

1.5 Lựa chọn kích thớc các tiết diện

k - hệ số phụ thuộc vào tải trọng, k = ữ 1 1,3;

b Kích thớc tiết diện dầm ngang nhà BC

Để đơn giản trong tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tínhtoán L L= =1 6,9m, m = 12, k =1 6,9 0,58

c Kích thớc tiết diện dầm ngang nhà AB

Để đơn giản trong tính toán, ta coi dầm dọc nhà có chiều dài nhịp tínhtoán L L= =1 3,0m, m = 12, k = 1 3,0 0, 25

- Lực dọc trong cột do tải trọng đứng gây ra đợc xác định nh sau:

a Kích thớc tiết diện cột biên trong phòng (trục C)

Diện tích truyền tải:

b Kích thớc tiết diện cột trong phòng (trục B)

Diện tích truyền tải:

52210 1,1 499, 40 8,5 10

c Kích thớc tiết diện biên ngoài phòng (trục A)

Diện tích truyền tải:

b

l

l b

λ = = = < = Vậy tiết diện cột đạt yêu cầu

1.6 Mặt bằng bố trí kết cấu

C B

A 1 2 3

1 2

3

C B

C22x30

C22x30 C22x30

C22x22

C22x22 C22x22

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D22x30

D22x30 D22x30

D22x30

D22x30 D22x30

Hình 1.1: Mặt bằng kết cấu

chơng 2: Sơ đồ tính toán khung phẳng 2.1 Sơ đồ hình học

3000 6900

C B

A

-0,45

±0,00 +3,60

+7,20 +10,80 +14,40

D22x30

D22x30 D22x30

D22x30

D22x30 D22x30

D22x30

D22x30 D22x30

D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

- Nhịp tính toán dầm hành lang AB: l AB = 3,0m

2.2.2 Chiều dài tính toán của cột

Nhịp tính toán của cột đợc xác định bằng khoảng cách giữa 2 trục dầm

a Chiều dài tính toán cột tầng 1

Cốt mặt đất tự nhiên Z = − 0, 45m

C22x30 C22x30

C22x22

C22x30 C22x30

C22x22

C22x30 C22x30

C22x22

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

D30x60 D22x30

C B

- Tĩnh tải tờng xây 220: 2

(daN m2)

Hệ sốvợttải

TT tính toán

daN m

- Tải tờng có cửa có tính

(daN m2)

Hệ sốvợttải

TT tính toán

daN m

- Tải tờng có cửa có tính

3.2 Hoạt tải đơn vị

- Hoạt tải sàn phòng học: p s = 240daN m2

360

hl

p = daN m

3.3 Hệ số quy đổi tải trọng

- Với ô sàn lớn, kích thớc 4, 2 6,9mì :

Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang Để quy đổisang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần xác định hệ số chuyển đổi k

chơng 4: Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

- Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chơng trìnhtính toán kết cấu tự tính

4.1 Tĩnh tải tầng 2,3,4

2 3

C B

1 Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

với tung độ lớn nhất: g tg = 423 ì −(3 0, 22) = 1175

Đổi ra phân bố đều với: k = 0,625

1 Giống nh mục 1,2,3 của G C đã tính ở trên 7385

2 Do trọng lợng sàn hành lang truyền vào:

1 2 3

C B

Hình 4.2: Sơ đồ dồn tải trọng trờng hợp tĩnh tải tầng mái

Từ mặt cắt kiến trúc ta thấy trên mái có xây tờng thu hồi dạng hình tamgiác, để đơn giản trong tính toán, ta quy đổi hình tam giác thành hình chữ nhậttrên từng đoạn dầm Trên đoạn dầm BC, tờng thu hồi quy đổi dạng hình chữnhật có chiều cao là 1,04m Trên đoạn dầm AB, tờng thu hồi quy đổi dạng

m g

1 Do trọng lợng tờng thu hồi 110 cao trung bình 0,62m:

1

' 296 0,62

t

2 Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

với tung độ lớn nhất: g tg = 426 ì −(3 0, 22) = 1184

Đổi ra phân bố đều với: k = 0,625

1 Giống nh mục 1,2 của

1 Do trọng lợng bản thân dầm dọc:

2500 1,1 0,3 0, 22 4, 2 ì ì ì ì = 762

2 Do trọng lợng sàn nhỏ truyền vào (mục 2 của

4043daN 3925daN

3900daN

2930daN/ m 734daN/m

7385daN 8883daN

3378daN

2930daN/ m 734daN/m

7385daN 8883daN

3378daN

2930daN/ m 734daN/m

7385daN 8883daN

A

Hình 4.3: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào khung trờng hợp tĩnh tải

chơng 5: xác định hoạt tải tác dụng vào khung 5.1 Trờng hợp hoạt tải 1

5.1.1 Hoạt tải 1 tầng 2 hoặc tầng 4

1 2 3

C B

A

C B

Hình 5.1: Sơ đồ dồn tải trọng trờng hợp hoạt tải 1 tầng 2 hoặc 4

Bảng 5.1: Hoạt tải 1 tầng 2 hoặc tầng 4

C B

A

3000 6900

C B

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

với tung độ lớn nhất: tg I 360 3 1080

Đổi ra phân bố đều với: k = 0,625

C B

A

C B

Hình 5.3: Sơ đồ dồn tải trọng trờng hợp hoạt tải 1 tầng mái

Bảng 5.3: Hoạt tải 1 tầng mái

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

với tung độ lớn nhất: tg mI 98 3 294

, 98 0,6 4, 2

mI

C s

5.2 Trờng hợp hoạt tải 2

5.2.1 Hoạt tải 2 tầng 2 hoặc tầng 4

1 2 3

C B

A

3000 6900

C B

Hình 5.4: Sơ đồ dồn tải trọng trờng hợp hoạt tải 2 tầng 2 hoặc 4

Bảng 5.4: Hoạt tải 2 tầng 2 hoặc tầng 4

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

với tung độ lớn nhất: p tg II = 360 3 1080 ì =

Đổi ra phân bố đều với: k = 0,625

1 2 3

C B

A

C B

PB pht PC

C B

1 2 3

C B

A

Hình 5.6: Sơ đồ dồn tải trọng trờng hợp hoạt tải 2 tầng mái

Bảng 5.6: Hoạt tải 2 tầng mái

Do tải trọng từ sàn truyền vào dới dạng hình thang với

tung độ lớn nhất: mII 98 4,2 410

5.3 Các trờng hợp hoạt tải tác dụng vào khung

a Trờng hợp hoạt tải 1

183daN/ m

246daN 395daN

395daN

675daN/ m

1458daN 1458daN

A

1058daN

Hình 5.7: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào khung trờng hợp hoạt tải 1

b Trờng hợp hoạt tải 2

675daN/ m

430daN 430daN

Công trình xây dựng tại khu vực thuộc vùng gió II-A, có áp lực gió đơn

q q - áp lực gió đẩy và áp lực gió hút tác dụng lên khung phân bố

theo chiều cao;

B - bề rộng đón gió của khung

Tra bảng và sử dụng phơng pháp nội suy, ta xác định đợc hệ số k

Bảng 6.1: Bảng tính toán tải trọng gió

Tầng H (m) Z (m) k n B (m) C d C h q d

(daN m/ )

h q

Hình 6.1: Sơ đồ tải trọng gió trái tác dụng vào khung

* Sơ đồ tải trọng gió phải tác dụng vào khung

C B

Hình 7.3: Biểu đô lực cắt trờng hợp tĩnh tải

c Biểu đồ lực dọc (kN)

Hình 7.4: Biểu đô lực dọc trờng hợp tĩnh tải

7.3 Biểu đồ nội lực trờng hợp hoạt tải 1

a Biểu đồ mô men (kN.m)

Hình 7.5: Biểu đô mô men trờng hợp hoạt tải 1

b Biểu đồ lực cắt (kN)

Hình 7.6: Biểu đô lực cắt trờng hợp hoạt tải 1

c Biểu đồ lực dọc (kN)

Hình 7.7: Biểu đô lực dọc trờng hợp hoạt tải 1

7.4 Biểu đồ nội lực trờng hợp hoạt tải 2

a Biểu đồ mô men (kN.m)

Hình 7.8: Biểu đô mô men trờng hợp hoạt tải 2

b Biểu đồ lực cắt (kN)

Hình 7.9: Biểu đô lực cắt trờng hợp hoạt tải 2

c Biểu đồ lực dọc (kN)

Hình 7.10: Biểu đô lực dọc trờng hợp hoạt tải 2

7.6 Biểu đồ nội lực trờng hợp gió trái

Hình 7.13: Biểu đô lực dọc trờng hợp gió trái

7.7 Biểu đồ nội lực trờng hợp gió phải

a Biểu đồ mô men (kN.m)

Hình 7.14: Biểu đô mô men trờng hợp gió phải

b Biểu đồ lực cắt (kN)

Hình 7.15: Biểu đô lực cắt trờng hợp gió phải

c Biểu đồ lực dọc (kN)

Hình 7.15: Biểu đô lực dọc trờng hợp gió phải

7.8 Bảng giá trị nội lực các trờng hợp tải trọng

Với một phần tử dầm: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho ba tiết diện (hai tiếtdiện đầu dầm và một tiết diện giữa dầm) Trong phạm vi đồ án, ta tiến hành tổhợp và thiết kế cho 2 dầm ở tầng dới cùng là 2 dầm có nội lực lớn nhất, nguyhiểm nhất, các cấu kiện dầm ở tầng trên bố trí cốt thép giống cấu kiện dầm ởtầng 2.

Với một phần tử cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện (một tiếtdiện chân cột và một tiết diện đỉnh cột) Trong phạm vi đồ án, ta tiến hành tổhợp và thiết kế cho 3 cột ở tầng dới cùng là 3 cột có nội lực lớn nhất, nguyhiểm nhất, các cấu kiện cột ở tầng trên bố trí cốt thép giống cấu kiện cột ởtầng 2

chơng 9: tính toán cốt thép dầm

- Bê tông móng và thân công trình cấp độ bền B20 (mác M250#) có11,5

b

R = MPa; R bt = 0,9MPa

- Cốt thép:

+ Thép φ <12mm nhóm AI: R S =R SC = 225MPa; R SW = 175MPa

+ Thép φ ≥12mm nhóm AII: R S =R SC = 280MPa;R SW = 225MPa

Tính theo tiết diện hình chữ nhật b hì =22 30ì cm

Giả thiết a=4cm → =h0 30-4=26cm

2 0

Giá trị độ vơn của cánh S clấy bé hơn các trị số sau:

- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các dầm dọc =( 420-22)/2=199cm

Lựa chọn cốt đai đờng kính φ =8mm với 2 nhánh, diện tích 1 nhánh a sw =

Tính theo tiết diện hình chữ nhật b hì =30 60ì cm

Giả thiết a=4cm → =h0 60-4=56cm

2 0

Giá trị độ vơn của cánh S clấy bé hơn các trị số sau:

- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các dầm dọc =( 420-30)/2=195cm

R

(MPa )

Cèt thÐp däc

Cèt thÐp

®ai s

R = MPa; R bt = 0,9MPa

- Cèt thÐp:

+ ThÐp φ <12mm nhãm AI: R S =R SC = 225MPa; R SW = 175MPa

+ ThÐp φ ≥12mm nhãm AII: R S =R SC = 280MPa;R SW = 225MPa

e - độ lệch tâm ban đầu e0 = max( , )e e a 1

b Tính toán cốt thép đối xứng cho cặp nội lực số 1

ax ;

e

e m h

ϕ

N N

0

2 '

.100

s

A bh

R bh

= =0,649

0

e h

ε = =0.802

0 0

0

2 '

.100

s

A bh

l h

λ = =10,3>8→phải xét đến ảnh hởng của uốn dọcGiả thiết a a= = ' 4cm→ = − =h0 h c a 26cm

Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực dùng để tính toán cốt thép chocột C4-TH02 là:

0 min

ax ;

e

e m h

S

δ ϕ

cr

N N

R bh

= =1,272

0

e h

ε = =0,752

0 0

0

2 '

a Số liệu tính toán

Chiều dài tính toán l0 = 0,7H =0,7.4,4=3.08m

Độ mảnh 0

h c

l h

λ = =10,3>8→phải xét đến ảnh hởng của uốn dọcGiả thiết a a= = ' 4cm→ = − =h0 h c a 26cm

Nội lực đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực dùng để tính toán cốt thép chocột C6-TH02 là:

e - độ lệch tâm ban đầu e0 = max( , )e e a 1

Tính toán tơng tự với cặp nội lực 2,3 ta có '

s

R

(MPa )

Cốt thép dọc Cốt thép

đai s

+ Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cèt ®ai:

- Trong ®o¹n nèi chßng cèt thÐp däc