Đồ Án Bê Tông Cốt Thép 2

Mặt bằng bố trí kết cấu... 2.Tĩnh tải tầng mái Xét trường hợp tầng mái không có tường thu hồi... IV.XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG 1.Trường hợp hoạt tải 1 Sơ đồ phân loại hoạt

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II

Mục Lục:

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II THIẾT KẾ KHUNG NGANG TRỤC 5

Số Liệu Thiết Kế :

-Nhà 3 tầng

-Nhịp trục chữ : A-B,B-C,C-D / 6.3 , 2.8 , 6 ( m)

-Nhịp trục số : 4.2 (m)

-Chiều cao tầng :

2.Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn

Chọn giải pháp kết cấu sàn bê tông toàn khối , không bố trí dầm phụ , chỉ có các dầm qua cột

140

1()50

140

1

(

cmChọn :

cm0mm001

hb = =

Sàn S2 :

*

)5670(2800)

50

140

1()50

1.40

1

(

cmChọn :

50

140

1()50

1.40

1

(

cmChọn :

cm0mm001

Hệ Số

Vượt Tải Giá Trị Tínhtoán

(kN/m2)Vữa lót chống thấm dày 30 mm , γ0 =

Vữa trát trần : 20 mm , γ0 = 20 kN/m3 0.02*20 = 0.4 1.3 0.52Bản BTCT dày 100mm , γ0 = 25 kN/m3 0.06*25 = 1.5 1.1 1.65

Tổng tải trọng sàn mái

Qm = Pm + Gm = 0.975 + 2.95 = 3.925 (kN/m2)

4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận

a.Kích thước tiết diện dầm:

(nhịp Ldc = 6300mm)

*

(525 787)mm 6300

8

1 12

1 L

8

1 12

Chọn:

cm5

8

1 12

1 L

8

1 12

hdc = =

*

(15 30)cm 60

2

1 4

1 h 2

1 4

8

1 12

1 L

8

1 12

hdc = =

*

(7,5 5)cm 30

2

1 4

1 h 2

1 4

(nhịp L dc = 4200mm)

*

(350 525)mm 4200

8

1 12

1 L

8

1 12

50

hdc = =

*

(12.5 25)cm 50

2

1 4

1 h

2

1 4

Chọn dầm 250x500 , dầm trên mái ta chọn dầm 250x400

b.Kích thước tiết diện cột

Tiết diện cột được xác định dữa theo công thức: b

c

R

N k

: Là diện tích của sàn tầng thứ i truyền tải trọng đứng vào cột xét tính

a.Cột tầng 1,2 trục A và D ( Vì cột trục A và D, đối xứng và chịu tải giống nhau )

- Diện truyền tải của cột trục A và D

( Ở đây sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tường tầng trệt ht = 4.8 m )

Lực dọc tải phân bố đều trên sàn mái

1

587.46 2

A

Vậy ta chọn kích thước cột b*h = 25x30 cm có A= 750 cm2 so với Ac= 613 cm2

b.Cột tầng 1,2 trục B và C ( Vì cột trục B và C , đối xứng và chịu tải giống nhau )

Diện truyền tải của cột trục B và C

( Ở đây sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tường tầng trệt ht = 4.8 m )

Lực dọc tải phân bố đều trên sàn mái

N3 =qsm*SB = 3.925*13.23 = 51.928 (kN)

1

669.53 2

A

Vậy ta chọn kích thước cột b*h = 250x350 mm có A= 875 cm2 so với Ac = 699 cm2

Càng lên cao lực dọc càng giảm , nên ta chọn tiết diện cột như sau

*Cột trục A , D : 250x300 từ tầng 1 lên tầng mái

*Cột trục B , C : 250x350 từ tầng 1 lên tầng 2 , tầng mái chọn cột 250x300

5 Mặt bằng bố trí kết cấu

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

LAB = L2 + t/2 – hc/2 – hc/2

= 6.3 + 0.25/2 – 0.35/2 – 0.35/2

= 6.075 (m )

( Ở đây đã lấy cột trục tầng 2 )

+ Xác định nhịp tính toán của dầm BC

LBC = L2 + t/2 + t/2 – hc/2 – hc/2

= 2.8 + 0.25/2 + 0.25/2 – 0.35/2 – 0.35/2

= 2.7(m )

( Ở đây đã lấy cột trục tầng 2 )

+ Xác định nhịp tính toán của dầm CD

Xác định chiều cao cột tầng 1 : 4.8m

Chiều cao cột tầng 2,3 : 3.4m

2.Hoạt tải đơn vị

+ Hoạt tải sàn phòng làm việc , phòng họp

b.Với ô hành lang , kích thước 2.8x4.2 m

Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để qui đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật , ta cần xác định hệ số chuyển đổi k

K=

58 = 0.625

III XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

+ Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo 2 cách :

Cách 1 : chưa qui đổi tải trọng

Cách 2: qui đổi tải trọng thành phân bố đều

1.Tĩnh tải tầng 2,3

SƠ ĐỒ PHÂN TĨNH TẢI SÀN TẦNG 2,3

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 3.6-0.6=3 (m) Với hệ

số giảm lỗ cửa 0.7

(l )8

2.Tĩnh tải tầng mái

Xét trường hợp tầng mái không có tường thu hồi

(l )

*28

IV.XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

1.Trường hợp hoạt tải 1

Sơ đồ phân loại hoạt tải 1 tầng 2

10.08*0.814= 8.21 (kN/m) 8.21

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải == 2.205(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải

dạng hình tam giác : Atải *ps = 2.205*2.4 = 5.292

5.292

Sơ đồ phân loại hoạt tải 1 tầng 3

10.08*0.814= 8.205 (kN/m)

8.205

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải = = 1.96(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải dạng

hình tam giác : Atải *ps = 1.96*3.6= 7.056 7.056

SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI HOẠT TẢI 1 TẦNG MÁI

4.1*0.814= 3.33 (kN/m) 3.33

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải == 2.205(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải

dạng hình tam giác : Atải *ps = 2.205*0.975 = 2.15

2.15

2 Trường hợp hoạt tải 2:

10.08*0.814= 8.205 (kN/m) 8.205

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải = = 1.96(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải

dạng hình tam giác : Atải *ps = 1.96*3.6 = 7.056 7.056

SƠ ĐỒ PHẦN LOẠI HOẠT TẢI 2 TẦNG 3

10.08*0.814= 8.205 (kN/m) 8.205

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải = = 2.205(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải dạng hình tam giác : Atải *ps = 2.205*2.4 = 5.292

5.292

SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI HOẠT TẢI 2 TẦNG MÁI

Hoạt tải 2 – tầng mái

2.73*0.814= 2.22 (kN/m) 2.22

Do tải trọng sàn truyền vào nút:

Atải = = 1.96(m2)Hoạt tải bên nút trái , phải do ô sàn S3 có mặt bằng truyền tải dạng hình tam giác : Atải *ps = 1.96*0.975 = 1.91 1.91

TA CÓ SƠ ĐỒ HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG

SƠ ĐỒ HOẠT TẢI 1 TÁC DỤNG VÀO KHUNG

SƠ ĐỒ HOẠT TẢI 2 TÁC DỤNG VÀO KHUNG

V-XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

Công trình xây dựng tại TP HCM , thuộc vùng gió II-A , địa hình B , có áp lực gió đơnvị :Wo = 0.83 (kN/m2 )

Dạng địa hình B tương đối trống trải, có ít vật cản cao ≤ 10m Công trình dưới 40m nên

ta chỉ xét tĩnh của tải trọng gió , tải trọng truyền lên khung sẽ được tính theo công thức :

Gió đẩy : qđ = Wo*n*ki*Cđ*BGió hút : qh = Wo*n*ki*Ch*B

- C là hệ số khí động học , phía đón gió C = 0.8 , phía khuất gió C = -0.6

- n là hệ số tin cậy , lấy n = 1.2

- hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn tra bảng và dùng phương pháp nội suy tuyến tính để tính

Với qđẩy – áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (kN/m)

qhút – áp lực gió hút tác dụng lên khung (kN/m)

Sử dụng chương trình tính toán kết cấu Etabs để tính toán nội lực cho khung :

BIỂU ĐỒ BAO MÔMEN

BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT

BIỂU ĐỒ LỰC DỌC

Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2 , nhịp AB phần tử ( dầm 1) bxh = 250x600 , từ bảng tổ

hợp nội lực ta chọn nội lực nguy hiểm nhất cho dầm

+ Tính cốt thép cho gối A và B ( mômen âm )

Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 250x600

2

o b m

xbxh R

M

=α

=

4 2

xh Rsx

M A

%1005.5525

9.5

A

o S

Tính cốt thép cho nhịp AB (mômen dương)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’

f = 10 (cm)Giả thuyết a =4.5 cm , h0 = 60 - 4.5 =55.5 (cm)

Giá trị độ vươn của cánh SC lấy bé hơn trị số sau

-Một nữa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc

xh xb R

xh Rsx

M A

%1005.5525

A

o S

Tính toán tương tự cho các phần tử dầm khác theo bảng :

Phần tử

dầm Tiết diện M (kN.m) bxh α

m ζ As (mm2) μ% As ChọnDầm 1 Gối A,B 87.14 250X600 0.098 0.95 590 0.42 656

Dầm 9 Gối C,D 29.821 250X500 0.033 0.98 195 0.14 402

CHỌN CỐT THÉP DỌC CHO DẦM :

2.Tính toán và bố trí cốt thép đai cho dầm

a Tính toán cốt đai cho phần tử D1 (tầng 2 , nhịp AB ) : bxh = 250x600

Từ bảng tổ hợp nội lực , ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

Q = 139 (kN)

+Bê tông cấp độ bền B20 có

Rb = 11.5 ( Mpa ) 115 (daN/cm2 ) , Rbt = 0.9 MPa = 9 (daN/cm2)

+Thép đai nhóm AI có

Rsw = 175 Mpa = 1750 daN/cm2 , Es = -2.1*105 Mpa

+Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với

Do chưa bố trí cốt đai nên ta giả thuyết φw1*φb1 =1

Ta có : 0.3*Rb*b*h0 = 0.3*115*25*55.5 = 47869 (daN) > Q =13900 (daN)

Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên φn =0

Qbmin = φb3*(1+ φn ) *Rb*b*h0 = 0.6*(1+0)*9*25*55.5 = 7492.5 (daN)

 Q = 13900 (daN) > Qbmin -> Cần phải đặt cốt đai chịu cắt

+ Xác định giá trị

Mb = φb2*(1+φf +φn)*Rbt*b*h02 = 2*(1+0+0)*9*25*55.52 = 1386112 (daN.cm )

Do dầm có phần cánh nằm trong vùng chịu kéo φf = 0

Xác định giá trị

b

M q

R na q

=

1750* 2*0.28367.5

= 14.8 cmDầm có h = 60 cm >45 cm -> sct= min( h/3 , 50cm ) = 20 cm

Giá trị smax : smax =

Khoảng cách thiết kế cốt đai S= min (stt,sct,smax ) = 15 cm =150 mm

+Ta bố trí 6a150 cho dầm

Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi ta đã cóbố trí cốt đai :

2.1*102.3*10

Ta thấy các dầm có kích thước bxh =250x600 thì Dầm 1 có lực cắt lớn nhất Q = 139

(kN) , dầm 1 được đặt cốt đai theo cấu tạo 6a150 -> chọn cốt đai 6a150 cho các dầm có

kích thước bxh =250x600

c Tính cốt đai cho các phần tử dầm 4 ( tầng 2 ) nhịp BC , bxh = 200x300

Từ bảng tổ hợp nội lực , ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm

Q = 22.49 (kN)

Bê tông cấp độ bền B20 có

Rb = 11.5 ( Mpa ) 115 (daN/cm2 ) , Rbt = 0.9 MPa = 9 (daN/cm2)

Thép đai nhóm AI có

Rsw = 175 Mpa = 1750 daN/cm2 , Es = -2.1*105 Mpa

+Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với

g =g1+g01 = 505+0.2*0.3*2500*1.1 = 670 daN/m = 6.7 (daN/cm )

Do chưa bố trí cốt đai nên ta giả thuyết φw1*φb1 =1

Ta có : 0.3*Rb*b*h0 = 0.3*115*20*25.5 = 17595 (daN) > Q =2249 (daN)

Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai

Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên φn =0

Qbmin = φb3*(1+ φn ) *Rb*b*h0 = 0.6*(1+0)*9*20*25.5 = 2754 (daN)

Q = 2249 (daN) < Qbmin -> Cần phải đặt cốt đai chịu cắt

+ Xác định giá trị

Mb = φb2*(1+φf +φn)*Rbt*b*h0 = 2*(1+0+0)*9*20*25.52 = 234090 (daN.cm )

Do dầm có phần cánh nằm trong vùng chịu kéo φf = 0

Xác định giá trị

b

M q

sw sw sw

R na

= 6.7 cmDầm có h = 60 cm >45 cm -> sct= min( h/3 , 50cm ) = 20 cm

Giá trị smax :

n bt b

Khoảng cách thiết kế cốt đai S= min (stt,sct,smax ) = 15 cm =150 mm

+Ta bố trí 6a150 cho dầm

Kiểm tra lại điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính khi ta đã có bố trí cốt đai : Q 0.3b

Ta thấy các dầm có kích thước bxh =200x300 thì Dầm 1 có lực cắt lớn nhất Q = 22.49

(kN), dầm 1 được đặt cốt đai theo cấu tạo 6a150 -> chọn cốt đai 6a150 cho các dầm có

kích thước bxh =200x300

d Chọn cốt đai cho các phần tử dầm ( 5,6 ) bxh =200x300

Ta thấy các dầm có kích thước bxh =200x300 thì Dầm 1 có lực cắt lớn nhất Q = 23.49

(kN), dầm 4 được đặt cốt đai theo cấu tạo 6a150 -> chọn cốt đai 6a150 cho các dầm có

kích thước bxh =200x300

e.Bố trí cốt thép đai cho dầm

Với dầm có kích thước 250x600 :

- Ở 2 phần đầu dầm đoạn L/4 ta bố trí cốt đai đặt dày 6a150 , với L là nhịp thông thủy của

Chiều dài tính toán l0 = 0.7H = 0.7*4.8 = 3.36 (m) = 336 (cm)

*Giả thiết a =a’ =4 cm -> h0= h-a = 30 – 4 =26 cm

Za = ho – a = 26 – 4 = 22 cm

Độ mảnh : λ

= l0/h = 336/30 = 11.2 > 8 ( Xét đến sự ảnh hưởng của uốn dọc )

Tổ hợp nội lực ta được

N(kN)

e1 = M/N(cm)

ea(cm)

eo = max(e1,

ea)(cm)

Is = = 0.0002*25*26*(0.5*30-4)2 = 15.73 (cm4)

4 3

21*10

9.1323*10

0.2830

e

 = max ( ) = 0.28

+ 0.1 =

0.110.280.11

+

+0.1 = 0.39Với BTCT thường =1

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn :

= 1+1

38.7 483.9*0.1540.3 521*0.15

++

= 1.04 < 1+ β = 2Với y = 0.5h = 0.5*0.3 = 0.15 (m)

β = 1 với bê tông nặng

+ Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức :

Ncr =

3 2

6.4* 230.10 0.39*56250

( 9.13*15.73) 276904

(daN)+Hệ số uốn dọc

Tính thép theo phương pháp đúng dần :

x =

0 ' 0

1

121

s

R

s s b

Is = = 0.0002*25*26*(0.5*30-4)2 = 15.73 (cm4)

4 3

21*10

9.1323*10

s b

E E

δϕ

+

+ 0.1 =

0.110.2730.1

1

+

+ 0.1 = 0.394Với BTCT thường =1

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn :

= 1+β

38.7 483.9*0 40.3 521*0.15

β = 1 với bê tông nặng

+ Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức :

Ncr =

3 2

6.4*230.10336

(

0.394*562501.04

+ 9.13*15.73) = 279725 (daN)+Hệ số uốn dọc

1.2352100

279725

cr

N N

Tính thép theo phương pháp đúng dần :

x =

0 ' 0

1

121

s

R

s s b

3.Tính toán cốt thép cho phần tử cột : bxh = 250x350

*.số liệu tính toán

Chiều dài tính toán l0 = 0.7H = 0.7*4.8 = 3.36 (m) = 336 (cm)

Giả thiết a =a’ =4 cm -> h0= h-a = 35 – 4 =31 cm

Za = ho – a = 31 – 4 = 27 cm

Độ mảnh : λ

= l0/h = 336/35 = 9.6 > 8 ( Xét đến sự ảnh hưởng của uốn dọc )

Tổ hợp nội lực ta được

N(kN)

e1 = M/N(cm)

ea(cm)

eo = max(e1,

ea)(cm)

Is = = 0.0002*25*31*(0.5*35-4)2 = 28.25 (cm4)

4 3

21*10

9.1323*10

1.0435

e

+ 0.1 =

0.111.040.11

+

+0.1 = 0.2Với BTCT thường =1

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn :

= 1+1

25.07 93.9*0.17534.21 105.53*0.175

++

= 1.78 < 1+ β = 2Với y = 0.5h = 0.5*0.35 = 0.175 (m)

β = 1 với bê tông nặng

+ Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức :

Ncr =

3 2

6.4*230.10 0.2*89322

( 9.13*28.25) 134220

(daN)+Hệ số uốn dọc

+ Lượng cốt thép yêu cầu

' (e Z ) 9390*(52.8 27)

3.152800*27

Is = = 0.0002*25*31*(0.5*35-4)2 = 28.25 (cm4)

4 3

21*10

9.1323*10

1.0435

+

+ 0.1 =

0.111.040.11

+

+0.1 = 0.2Với BTCT thường =1

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn :

= 1+1

25.07 93.9*0.17534.21 105.53*0.175

++

= 1.78 < 1+ β = 2Với y = 0.5h = 0.5*0.35 = 0.175 (m)

β = 1 với bê tông nặng

+ Lực dọc tới hạn được xác định theo công thức :

Ncr =

3 2

6.4*230.10 0.2*89322

( 9.13*28.25) 134220

(daN)+Hệ số uốn dọc

+ Lượng cốt thép yêu cầu

' (e Z ) 10553*(52.8 27)

3.62800*27

h (cm)

a=a' (cm) µgt

(%)

T/h LT

As=A' s (cm 2 )

µ

(%)

ch s

5.Tính toán thép đai cho cột

+ Đường kính cốt đai

Øsw = ( = = 5 mm Ta chọn cốt đai Ø6 nhóm AI

+ Khoảng cách cốt đai “s” :

Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc :

S ≤ (10Ømin ; 500mm) = (10*16 ; 500mm) = 160 mm

Chọn s = 150 mm

Các đoạn còn lại

S ≤ (15Ømin ; 500mm) = (15*16 ; 500mm) = 240 mm , Chọn s = 200 mm