Đồ án Bê tông cốt thép Kết cấu nhà cửa

Hệ thống khung: là hệ thống chịu lực chính của công trình, tiếp nhận tất cả các tải trọng theo ph-ơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng.. Hệ thống kết cấu bao che: gồm t-ờng và cử

Đồ án Bê tông cốt thép 2

Kết cấu nhà cửa

Svth :NGUYỄN VĂN HƯNG

gvhd: TH.S HOÀNG HIẾU NGHĨA

Nội dung thiết kế:

Thiết kế khung ngang của một tr-ờng học

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

tải trọng theo ph-ơng ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng

2 Hệ thống kết cấu bao che: gồm t-ờng 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, truyền tải trọng ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình đ-ợc ổn định và đảm bảo các cấu kiện cùng tham gia chịu lực

4 Các bộ phận giao thông: cầu thang theo ph-ơng đứng, hành lang theo ph-ơng

ngang

Số tầng

L1 (m)

L2 (m)

B (m)

H1 (m)

H2(m) Khung

Đặc điểm xây dựng

II- Lùa chän gi¶i ph¸p kÕt cÊu

+ NÕu   12 th× dïng thÐp AII cã RS = RSC = 280MPa

2 Lùa chän gi¶i ph¸p kÕt cÊu cho sµn:

Chän sµn s-ên toµn khèi, cã dÇm phô vµ c¸c dÇm qua cét

3 Chän kÝch th-íc s¬ bé chiÒu dµy sµn:

a Víi sµn trong phßng:

1,1.3600 9940

D - hÖ sè phô thuéc vµo t¶i träng t¸c dông lªn sµn, D = 0,8 - 1,4

m - hÖ sè phô thuéc liªn kÕt b¶n: víi b¶n kª bèn c¹nh m = 3545

 Chän hb = 100 mm

- Ho¹t t¶i tÝnh to¸n: ps = ptc.n = 200.1,2 = 240 (daN/m2)

- TÜnh t¶i tÝnh to¸n :

B¶ng 1 : CÊu t¹o vµ t¶i träng c¸c líp vËt liÖu sµn:

C¸c líp vËt liÖu Tiªu chuÈn

(daN/m 2 ) n

TÝnh to¸n (daN/m 2 )

G¹ch ceramic dµy 8 mm, 0 = 2000 daN/m3

b Víi sµn hµnh lang:

1,1.2500 68,7540

D - hÖ sè phô thuéc vµo t¶i träng t¸c dông lªn sµn, D = 0,8 - 1,4

m - hÖ sè phô thuéc liªn kÕt b¶n: víi b¶n kª bèn c¹nh m = 3545

G¹ch ceramic dµy 8 mm, 0 = 2000 daN/m3

B¶ng 2 : CÊu t¹o vµ t¶i träng c¸c líp vËt liÖu sµn m¸i:

C¸c líp vËt liÖu Tiªu chuÈn

(daN/m 2 ) n

TÝnh to¸n (daN/m 2 )

M¸i t«n vµ xµ gå

V÷a l¸ng chống thấm dµy

3 0

20mm, 2000daN m /0,02.2000 = 40 daN/m2

B¶n sµn BTCT dµy 80mm

- Ho¹t t¶i tÝnh to¸n: p m  p n tc 75.1,3 97,5 daN m/ 2

- Tæng t¶i träng ph©n bè tÝnh to¸n trªn sµn m¸i:

4 Lùa chän kÕt cÊu m¸i:

KÕt cÊu m¸i dïng hÖ m¸i t«n g¸c lªn xµ gå, xµ gå g¸c lªn t-êng thu håi

5 Lùa chän kÝch th-íc tiÕt diÖn c¸c bé phËn

a KÝch th-íc tiÕt diÖn dÇm:

* DÇm BC (dÇm trong phßng )

NhÞp dÇm LL2 7, 2m

7,20,65511

N.k

A

* Cét trôc B:

- DiÖn truyÒn t¶i cña c«t trôc B:

27,2 2,5

2

t t t

(ở đây lấy sơ bộ chiều cao t-ờng bằng chiều cao tầng nhà ht = Ht = 3,9 m)

- Lực dọc do tải trọng t-ờng thu hồi:

1228,25 ( )85

Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục B, để thiên về an toàn

và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích th-ớc tiết diện cột trục C b x h c c 25 50x cm

(bằng với cột trục B)

* Cột trục A:

Diện truyền tải của côt trục A:

22,5

.3 3,752

(ở đây lấy sơ bộ chiều cao lan can bằng 0,9 m)

- Lực dọc do tải trọng t-ờng thu hồi:

237,155( )85

7200 9700

III- Sơ đồ tính toán khung phẳng

C-25x45 C-25x45

C-25x50

C-25x50 C-25x45 C-25x45

( Với trục cột là trục cột tầng 3, 4,5 )

- Xác định nhịp tính toán của dầm AB: (h c  0, 4m)

( Với trục cột là trục cột tầng 3,4,5)

b, Chiều cao của cột:

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khung thay đổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm có tiết 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 -0,6 m) với

D-25x70 D-22x30

C-22x22 C-25x45 C-25x45

C-22x22 C-25x45 C-25x45

C-22x22 C-25x50 C-25x50

C-22x22 C-25x50 C-25x50

IV- Xác định tải trọng đơn vị

1 Tĩnh tải đơn vị

- Tĩnh tải sàn phòng học: gs = 357,6 (daN/m2)

- Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 275,1 (daN/m2)

- Tĩnh tải sàn mái: gm = 319 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 319 (daN/m2))

- T-ờng xây 220: gt2 = 514 (daN/m2)

- T-ờng xây 110: gt1 = 296 (daN/m2)

2 Hoạt tải đơn vị

- Hoạt tải sàn phòng học: ps = 240 (daN/m2)

- Hoạt tải sàn hành lang: phl = 360 (daN/m2)

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

3 Hệ số quy đổi tải trọng:

B' C

V- Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm cột sẽ do ch-ơng trình tính toán kết cấu tự tính

Việc tính toán tải trọng vào khung đ-ợc thể hiện theo cách quy đổi tải trọng thành

phân bố đều

1 Xác định tĩnh tải tầng 2, 3, 4, 5

G C

1 Do trọng l-ợng bản thân dầm dọc 0,22 x0,3:

2 Do trọng lượng tường xõy trờn dõ̀m dọc cao 3,9 – 0,3 = 3,6 m với

hệ sụ́ giảm lỗ cửa 0,7 là : 514.3, 6.3.0, 7 3885,84

2

Do trọng l-ợng sàn S1 truyền vào, để đơn giản trong tính toán ta

phân theo diện tích truyền tải:

2 Do trọng l-ợng sàn hành lang truyền vào (đã tính ở trên) 668,56

3 Do lan can xây t-ờng 110 cao 900 mm truyền vào:

1, 73( )

7, 2 0, 22

t t

2, 624

1, 05( )

2, 5

t t

Sơ đồ phân bố tĩnh tải tầng mái

tÜnh t·i ph©n bè tÇng m¸i - dan/m

tĩnh tải tập trung trên mái - dan

G C m

1 Do trọng l-ợng bản thân dầm dọc 0,22 x0,3:

2

Do trọng l-ợng sàn S1 tam giỏc truyền vào, để đơn giản trong tính

toán ta phân theo diện tích truyền tải:

2 Do trọng l-ợng sàn hành lang S2 truyền vào (đã tính ở trên) 596,4

3 Giống nh- mục 3, 4 của GCm đã tính ở trên: 574,2+330 904,2

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (biểu diễn theo cách 2)

1441,48

5789,82509,58

2012,26

1441,48

5789,82509,58

2012,26

1441,48

5789,82509,58

2012,26

1797,96

1757,24765,375

VI- Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

1 Tr-ờng hợp hoạt tải chịu tác dụng CB

B

sơ đồ phân bố hoạt tải sàn 1- tầng mái

Bảng 10 Tính hoạt tải 1 - Tầng mái

Hoạt tải 1 - tầng mái Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

Do tải trọng sênô truyền vào:

97,5 0,6.3

175,5

2 Tr-ờng hợp hoạt tải chịu tác dụng AB

B'sơ đồ phân bố hoạt tải 2 tầng 2 hoặc tầng 4

B AB'

C

Bảng 7 Tính hoạt tải 2 - Tầng mái

Hoạt tải 2- tầng mái Sàn Loại tải trọng và cách tính (đơn vị daN/m) Kết quả

P A mII = P B mII (daN)

Do tải trọng sàn truyền vào:

mI B

P mII C,S

Do tải trọng sênô truyền vào:

PCmII ,S = 97,5 0,6 3 = 175,5 175,5

1044

3510 7020 3510

2590

787,5 787,5 562,5

sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 3

1044

A B

540 1080 540 1044

sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung trục 3

562,5

3510 3510

2040 7020

VII- Xác định tải trọng gió

Công trình xây dựng tại TP.Hà Nội, thuộc vùng gió II-B, có áp lực gió đơn vị: W0 =

95 daN/m2 Công trình đ-ợc xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có địa hình dạng C

Công trình cao d-ới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng truyền lên khung sẽ đ-ợc tính theo công thức:

(m)

Z (m) K n B(m) C đ C h q đ

(daN/m)

q h (daN/m)

Với qđ - áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (daN/m)

qh - áp lực gió hút tác dụng lên khung (daN/m)

Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sđ, Sh với k =1,134

Tỷ số h1/L = (3,9x5)/(7,2+2,5) = 2,01 Tra theo TCVN 2737 - 1995 có Ce1 = Ce2 = - 0,8

299,86 310,36

2590

Hình 19 Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung

2590

310,36 232,69

Hình 20 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

22 23

13 18

19 20

14 15

16

11 12

Ta cã c¸c sè liÖu ®Çu vµo (Input) vµ ®Çu ra (Output) cña ch-¬ng tr×nh tÝnh

1 Sè liÖu ®Çu vµo (Input)

2 Sè liÖu ®Çu ra (Output)

0.17 0.68 0.88 1.19 1.63

-116.56 -89.33 -61.86 -31.30

0.56

-0.18 -0.35

-0.15 -0.05 -0.15 -0.22 -0.16

-163.46 -165.83 -81.20 -84.34 -0.46

0.13 -0.09 -0.08 0.05 -0.13

-169.18 -84.51 -87.08 -2.39 -3.70

-42.65 -27.36 -14.86 -5.91 -1.49

49.42 37.32 29.46

21.07

-0.39

11.70

49.72 40.83 30.73 21.03 11.61

4.02 4.21 3.53 2.16 0.55

-66.79

-35.75

-14.69 -4.88

66.16 39.51 20.98 8.89 3.46

42.56 27.28 14.77 5.81 1.42

-36.15 -28.10 -19.57 -10.12

-51.26

-42.00 -32.08 -22.52 -13.23

-4.02 -4.21 -3.53 -2.17 -0.52

Tõ sè liÖu ®Çu ra cña Sap 2000 ta cã ®-îc c¸c gi¸ trÞ néi lùc cña c¸c phÇn tö Tõ ®©y

ta tiÕn hµnh tæ hîp néi lùc cho c¸c phÇn tö dÇm vµ cét

NOI LUC

TT HT1 HT2 GIO TRAI GIO PHAI M MAX M MIN M TU M MAX M MIN M TU

129.113 -127.05 N(T) -562.815 -112.371 -94.2929 108.6807 -108.714 -454.134

671.529 -769.479 -549.866

761.791 -846.655

-II/II

M(Tm) 20.6476 17.14124 -2.83076 -88.3884 89.42936 110.077

67.7408 34.95808 116.5611

61.4497 114.0135 N(T) -561.114 -112.371 -94.2929 108.6807 -108.714 -669.828

452.433 -767.777 -760.09

548.164 -844.953

109.591 -109.591 N(T) -448.561 -65.6491 -94.7551 66.76184 -66.7912 -381.799

515.352 -608.965 -473.755

653.037 -653.037

-II/II

M(Tm) 33.79785 2.377645 19.31627 -63.4809 64.22389 98.02174 -29.683 55.49176 111.1239

21.1951 111.1239 N(T) -447.22 -65.6491 -94.7551 66.76184 -66.7912 -514.012

380.459 -607.625 -651.696

446.219 -651.696

-3 I/I

M(Tm) -26.9503 -2.01904 -13.3949 47.4465 -46.6164 20.49619

73.5667 -42.3643 13.9344

82.7776 -82.7776 N(T) -334.228 -66.2065 -48.0846 35.71355 -35.7468 -298.514

369.975 -448.519 -361.671

469.262 -469.262

M(Tm) 29.89895 14.66002 3.372379 -45.7718 46.71637 76.61532

15.8729 47.93134 88.17284

8.26057 88.17284 N(T) -333.021 -66.2065 -48.0846 35.71355 -35.7468 -368.768

297.308 -447.312 -468.055

344.155 -468.055

65.5126 -65.0659 N(T) -219.836 -19.7574 -48.591 14.65744 -14.6946 -205.178 -234.53 -288.184 -250.376

250.843 -294.574

-II/II

M(Tm) 16.44339 5.626692 5.465795 -29.4846 30.33178 46.77518

13.0412 27.53588 53.72524

5.17355 53.72524 N(T) -218.629 -19.7574 -48.591 14.65744 -14.6946 -233.324

203.972 -286.978 -293.368

249.169 -293.368

97.3585 -92.5741 N(T) -104.708 -20.4768 -1.51401 4.857535 -4.87964 - - -126.699 -

110.462 -128.891

-II/II

M(Tm) 81.20472 15.41146 2.312236 -16.939 17.38343 98.92842 - 98.92842 112.8011 - 112.8011 N(T) -94.5994 -20.4768 -1.51401 4.857535 -4.87964 -116.59 - -116.59 -118.783 - -118.783

814.212 -1203.07

-II/II

M(Tm) -19.5282 -15.9476 4.539994 -95.5487 94.50398 74.97579

115.077 -30.9358 69.61139

119.875 -115.789 N(T) -619.905 -299.882 -280.162 -66.0302 66.156 -553.749

685.935 -1199.95 -812.511

949.226 -1201.37

M(Tm) 34.31868 17.36347 5.934135 70.64446 -71.5173 104.9631

37.1986 57.61629 118.8665

24.7061 118.8665 N(T) -490.925 -249.351 -192.412 -39.4048 39.51091 -530.33

451.414 -932.688 -923.976

628.537 -923.976

-II/II

M(Tm) -32.5682 -1.50634 -18.6584 -72.6279 71.89031 39.3221

105.196 -52.7329 30.77736

116.082 -116.082 N(T) -489.585 -249.351 -192.412 -39.4048 39.51091 -450.074

528.989 -931.348 -678.44

922.636 -922.636

19.3866 87.04 N(T) -362.618 -161.464 -141.631 -20.8546 20.97858 -383.473 -341.64 -665.714 -654.173

489.055 -654.173

-II/II

M(Tm) -28.1535 -14.2353 -3.22993 -51.7733 50.82347 22.67

79.9267 -45.6187 14.68072

90.4681 -90.4681 N(T) -361.412 -161.464 -141.631 -20.8546 20.97858 -340.433

382.266 -664.507 -469.999

652.967 -652.967

7.99468 66.10087 N(T) -234.878 -109.886 -53.855 -8.74437 8.885588 -243.623

225.993 -398.619 -341.645

275.351 -390.115

-II/II

M(Tm) -14.4715 -5.78334 -5.42268 -32.4439 31.57162 17.10009

46.9154 -25.6775 9.062515

53.7564 -53.7564 N(T) -233.672 -109.886 -53.855 -8.74437 8.885588 -224.786

242.416 -397.412 -274.144

388.908 -388.908

-10 I/I

M(Tm) 58.19018 -5.70257 37.42514 7.888678 -8.67058 95.61532 - 89.91275 98.97262 - 93.84031 N(T) -110.963 -21.0845 -4.72865 -3.36993 3.462972 -115.692 - -136.776 -118.252 - -137.228

M(Tm) -76.1383 -16.414 -3.0421 -19.7358 19.33191 -

95.8741 -95.5944 -

111.411 -111.411 N(T) -100.855 -21.0845 -4.72865 -3.36993 3.462972 -

104.224 -126.668 -

127.119 -127.119

9.26151 9.782744 N(T) -142.352 -163.461 -169.181 -42.6505 42.55817 -185.002

99.7937 -474.993 -333

251.164 -480.115

-II/II

M(Tm) -0.54245 0.555914 -0.37505 -9.43117 9.430578 8.888124

9.97362 -0.36159 8.445389

9.36805 -8.86772 N(T) -141.693 -163.461 -169.181 -42.6505 42.55817 -99.1349

184.344 -474.335 -250.506

332.341 -479.456

6.46642 8.447412 N(T) -116.555 -165.825 -84.5126 -27.3571 27.28033 -143.912

89.2751 -366.893 -217.238

241.246 -366.481

-II/II

M(Tm) -1.43563 -0.17118 0.528676 -8.22328 8.225447 6.78982

9.65891 -1.07813 6.443084

8.99064 -8.51483 N(T) -116.036 -165.825 -84.5126 -27.3571 27.28033 -88.756

143.393 -366.374 -167.545

289.901 -365.962

4.82057 7.458228 N(T) -89.3256 -81.1986 -87.0757 -14.859 14.76825 -104.185

74.5574 -257.6 -175.777

154.402 -254.146

-II/II

M(Tm) -1.75048 0.688802 -0.16165 -7.00133 7.005165 5.254685

8.75181 -1.22332 5.174091

8.19716 -7.57723 N(T) -88.8065 -81.1986 -87.0757 -14.859 14.76825 -74.0383

103.666 -257.081 -148.594

180.548 -253.626

2.11615 5.369125 N(T) -61.8554 -84.3377 -2.38959 -5.91307 5.809039 -67.7685

56.0464 -148.583 -69.3278

132.531 -145.232

-II/II

M(Tm) -2.50743 0.127114 0.146948 -4.4545 4.471195 1.963761

6.96193 -2.23337 1.763297

6.40208 -6.26983 N(T) -61.3363 -84.3377 -2.38959 -5.91307 5.809039 -55.5273

67.2494 -148.064 -134.163

142.562 -144.713

-15

I/I

M(Tm) 3.053989 -0.04137 -0.39338 0.872987 -0.80686 3.926976 - 2.619239 3.802444 - 3.448403 N(T) -31.2965 -0.46351 -3.70414 -1.4876 1.416667 -32.7841 - -35.4642 -33.0525 - -36.3862

II/II

M(Tm) -3.29737 0.574638 0.094354 -1.27802 1.208895 -

4.57539 -2.62838 -

4.36267 -3.8455 N(T) -30.7774 -0.46351 -3.70414 -1.4876 1.416667 - -32.265 -34.9451 - -35.45 -35.8672

NOI LUC

TRUONG HOP TAI TRONG TO HOP CO BAN 1 TO HOP CO BAN 2

GIO TRAI

GIO PHAI MMAX M MIN M TU MMAX M MIN M TU

Rs  sc  tra bảng ta có: R  0,65; R 0,439

a Tính toán cốt thép dọc cho tầng 2, nhịp BC, phần tử D13 (b x h = 25 x 70)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm:

 Tính cốt thép cho gối B và C (mômen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật b x h = 25 x 70 cm:

M=152,2 kN.m Giả thiết: a 4(cm)  h0 70 4   66(cm)

0,91 2

Giá trị độ v-ơn của cánh SC đ-ợc lấy không nhỏ hơn các giá trị sau:

+ Một nửa khoảng cách thông thủy của các dầm

, , ,

TÝnh víi tiÕt diÖn ch÷ nhËt ,

 TÝnh thÐp cho gèi B (m«men ©m):

TÝnh theo tiÕt diÖn ch÷ nhËt: b x h = 22 x 35 (cm)

 TÝnh cèt thÐp cho gèi A (m«men ©m):

TÝnh theo tiÕt diÖn ch÷ nhËt: bxh=22x35 (cm)

Cã m R  0, 439

0,968 2

 TÝnh cèt thÐp cho nhÞp AB, m«men d-¬ng M=10,89 (kN.m):

TÝnh theo tiÕt diÖn ch÷ T cã c¸nh n»m trong vïng chÞu nÐn:

TÝnh víi tiÕt diÖn ch÷ nhËt ,

Nhịp BC 216,92 260x70 0,02 0,99 11,87 0,72

e.Chọn kích thước dọc cho dầm

Chọn cốt thép dọc dầm phải lưu ý đến việc phân phối thép dầm cho các nhịp liền kề nhau

4ø16

4,02

2ø16 8,04

1ø20+2ø22 (10,47)

12,57 4ø20

1,31

DÇm tÇng 2

As (Cm2) DÇm

tÇng 3

As (Cm2) DÇm

tÇng 4

As (Cm2) DÇm

2 Tính toán và bố trí cốt đai cho các dầm:

a, Tính toán cốt đai cho dầm D13 (tầng 2, nhịp BC), có b x h = 25 x 70 cm

+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm Qmax

=147,5096 KN

+ Bê tông cấp độ bền B15 có: Rb = 8,5 Mpa = 85 daN/cm2

Rbt = 0,75 Mpa = 7,5 daN/cm2

Eb = 2,3.104 Mpa + Thép đai nhóm A1 có: Rsw = 175 Mpa 1750 daN/cm2, Es = 2,1.105 Mpa

- Chọn cốt thép  6 (A-I) làm cốt đai và lớp bảo vệ cốt đai c0 = 20 mm

- Chiều cao làm việc: h0 = h - a = 700 - 40 = 660 mm

* Kiểm tra các điều kiện

- Kiểm tra điều kiện để tính toán cốt đai:

Ta thấy: Q 83,1769 Q bmin  61,87KN Ta cần phải tính toán cốt đai

- Kiểm tra điều kiện khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm:

Ta có: Qmax  147,5096KN  0,3R bbh0 0,3.8,5.250.660  420750 N  420,72KN

Vậy dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính

* Tính toán cốt đai

- Vì lực cắt của dầm phụ bé nên không cần phải tính toán cốt xiên Qs.inc = 0 Sử

dụng bài toán tính cốt đai khi không có cốt xiên đối với dầm chịu tải trọng phân bố