Đồ án bê tông cốt thép 2

Tĩnh tải do tảitrọng bản thânkN/m Tải trọng tườngkN/m2 Hoạt tảitính toán PttkN/m2 Tải trọng tính toántổng cộngPkN - Liên kết của bản sàn với dầm, tường được xem xét theo quy ước sau: + L

Chương 1: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH

2.1 Mặt bằng kết cấu dầm sàn, số liệu tính toán

Theo mặt bằng kiến trúc ta thấy các ô sàn không đối xứng nên cắt toàn bộ sàn điểnhình để tính

- Chiều dày sàn được chọn phụ thuôc vào nhịp và tải trọng tác dụng, có thể sơ bộ xác địnhchiều dày sàn theo công thức sơ bộ như sau:

Trong đó: - hệ số phụ thuộc vào tải trọng, chọn D=1;

ms = 30 ÷ 35 - đối với bản loại dầm;

ms = 40 ÷ 45 - đối với bản kê bốn cạnh

ms = 10 ÷ 18 - đối với bản console

- Liên kết của bản sàn với dầm, tường được xem xét theo quy ước sau:

+ Liên kết được xem là tựa đơn:

 Khi bản kê lên tường

 Khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hd/hb< 3

 Khi bản lắp ghép

+ Liên kết được xem là ngàm khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toànkhối) mà có hd/hb  3

+ Liên kết là tự do khi bản hoàn toàn tự do

+ Tùy theo tỷ lệ độ dài 2 cạnh của bản, ta phân bản thành 2 loại:

 Bản loại dầm (L2/L1 > 2)

 Bản kê bốn cạnh (L2/L1  2)

- Tương tự cho các ô sàn còn lại ta được bảng sau:

Bảng 1: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện ô sàn

S11 2,4 2,8 1,17 Sàn 2 phương 6,72 6

2.2 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

- Sơ bộ chọn chiều cao dầm theo công thức sau:

Trong đó:

md : hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng

md = 8 ÷ 12 – đối với hệ dầm chính

md = 12 ÷ 20 – đối với hệ dầm phụ

ld : nhịp dầm (khoảng cách giữa hai trục dầm)

- Bề rộng dầm được chọn theo công thức sau:

Bảng 2: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

Chiều cao dầm h d (m)

2.3 Chọn sơ bộ tiết diện cột

- Xem cột như cấu kiện chịu nén lệch tâm, ta xác định sơ bộ tiết diện cột theo côngthức sau:

Trong đó:

+ Rb: bêtông B25 có Rb=14,5 (MPA) = 14500(kN/m2)+ n : số tầng phía trên tác dụng lên cột

+ S : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét+ q : tải trọng sơ bộ lấy 1113 (kN/m2)

+ k: hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí làm việc của cột

 k = 1,1 đối với cột giữa

 k = 1,3 đối với cột biên

 k = 1,4 đối với cột góc

+ Ac: diện tích tiết diện ngang của cột

- Cột được thay đổi tiết diện 3 tầng một lần Kích thước tiết diện cột thay đổi theo

độ cao chọn sơ bộ theo bảng 3 như sau:

Bảng 3: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột

+ Sàn khu ở- sàn ban công– sàn hành lang

+ : chiều dày lớp cấu tạo thứ i+ ni : hệ số độ tin cậy của lớp thứ i.

- Kết quả tính toán được trình bày theo bảng sau:

Bảng 4: Tĩnh tải tác dụng lên sàn

STT Các lớp cấu

tạo

Trọng lượngriêng (kN/m3)

Chiều dày (m)

Tải trọng tiêu chuẩn

gstc (kN/m2)

Hệ sốvượt tải n

+ : hoạt tải tiêu chuẩn (dựa vào công năng của từng ô sàn tra(Bảng 3 TCVN 2737:1995)

+ nP: hệ số tin cậy tải trọng theo Mục 4.3.3 TCVN 2737:1995 nhưsau:

 Khi (kN/m2)  np = 1,3

 Khi (kN/m2)  np = 1,2

Bảng 5: Bảng tổng hợp hoạt tải tác dụng lên sàn

Ô sàn Chức năng sử dụng Tải trọng tiêu chuẩn

ptc (kN/m2)

Hệ số vượt tảin

2.4.3 Trọng lượng tường ngăn qui đổi thành tải trọng phân bố đều trên sàn

-Trọng lượng tường ngăn quy đổi thành tải phân bố đều trên sàn (cách tính nàyđơn giản mang tính chất gần đúng)

- Tải trọng tường ngăn có xét đến sự giảm tải (trừ đi 30% diện tích lỗ cửa),được tính theo công thức sau:

Trong đó:

+ lt: chiều dài tường (m);

+ ht: chiều cao tường (m);

+ : trọng lượng riêng của tường xây, với Tường 10 cm gạch ống: (kN/m2) Tường 20 cm gạch ống: (kN/m2)+ n: hệ số tin cậy tải trọng, n=1,1 ;

- Dựa vào mặt bằng kiến trúc ta thấy các ô sàn đều có tường ngăn

- Tường 200: tải phân bố đều trên dầm :

= 3,30×0,2×(3,5 – 0,6)×1,1 = 2,11 (kN/m)Kết quả được trình bày trong bảng 2.6:

Bảng 6 : Tải trọng tường quy đổi trên sàn

2.4.4 Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên từng ô sàn

Đối với loại bản loại 1 phương:

Bảng 7: Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên từng ô sàn 1 phương

Số hiệu

sàn

Tĩnh tải do tải trọngbản thân

Tải trọng tường (kN/m2)

Hoạt tải tínhtoán

Ptt(kN/m2)

Tổng tải (kN/m2)

Tĩnh tải do tảitrọng bản thân(kN/m)

Tải trọng tường(kN/m2)

Hoạt tảitính toán

Ptt(kN/m2)

Tải trọng tính toántổng cộngP(kN)

- Liên kết của bản sàn với dầm, tường được xem xét theo quy ước sau:

+ Liên kết được xem là tựa đơn:

+ Khi bản kê lên tường

+ Khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toàn khối) mà có hd/hb <3.+ Khi bản lắp ghép

- Liên kết được xem là ngàm khi bản tựa lên dầm bê tông cốt thép (đổ toànkhối) mà có hd/hb 3

- Liên kết là tự do khi bản hoàn toàn tự do

- Tùy theo tỷ lệ độ dài 2 cạnh của bản, ta phân bản thành 2 loại:

+ 2: Bản chịu lực 2 phương

+ >2 : Bản chịu lực 1 phương

- Kết quả có trong bảng 2.1.Bảng phân lại ô sàn

2.4.6 Tính toán các ô sàn 1 phương

2.4.6.1 Các giả thiết tính toán

- Các ô bản dầm đươc tính toán như các ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởngcủa ô bản kế cận

- Các ô bản được tính theo sơ đồ đàn hồi

Trong đó: q - tải trọng toàn phần:

- Tính đại diện cho ô sàn S1:

q = 4,383+ 0,22 + 1,95 = 6,553 (kN/m2)

+ Momen nhịp: Mn = ×6,553 ×3,32 = 2,97 (kN.m)+ Momen gối: Mg = × 6,553 × 3,32 = 5,95 (kN.m)

Bảng 9:Tính toán nội lực sàn 1 phương

- Các công thức sử dụng để tính toán thép (theo TCVN 5574: 2012): kể đến hệ

số điều kiện làm việc của bê tông ( đảm bảo cho bê tông được tiếp tục tăng cường độtheo thời gian )

+ Tính chiều cao làm việc:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Tính toán ô sàn S1

- Nội lựa tính toán:

- Ứng với bê tông B25, cốt thép nhóm C-I (>8):

C-II (≤10):

- Tính tại giữa nhịp:

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ cốt thép:

+ Thay vào công thức, ta được:

+ Thay h 0 vào công thức, ta được:

=> Nên không cần đặt cốt thép chịu nén ( đặt cốt đơn)

+ Thay vào công thức (2.15), ta được:

+ Thay vào công thức ta có tiết diện cốt thép:

Chọn bố trí 8a200 có :+ Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép bằng công thức:

Chọn bố trí cấu tạo 10a200 có :+ Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép với:

Chú ý: khi tính thép theo giá trị mô men nhưng khi bố trí thép, để cho đơn giản

và thiên về an toàn thì những ô liền kề có giá trị lớn hơn được chọn bố trí cho ô nhỏ

2.5.7 Tính toán các ô sàn 2 phương

2.5.7.1 Các giả thiết tính toán

- Khi  = ld/ln  2 thì bản được xem là bản kê, lúc này bản làm việc theo haiphương Với ld, ln lần lượt là cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản

- Tính toán ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi: tùy theo điều kiện liên kết của bảnvới các dầm bê tông cốt thép là tựa đơn hay ngàm xung quanh mà chọn sơ đồ tính bản

cho thích hợp

- Ô bản được tính như ô bản đơn, không xét đến ảnh hưởng của các ô bêncạnh

- Cắt dải bản có bề rộng 1m theo 2 phương để tính

- Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục dầm

2.5.7.2 Sơ đồ tính

- Ta xét tỉ lệ hd/hs để xác định liên kết giữa cạnh bản sàn với dầm Điều kiệntương tư như bản 1 phương và cạnh của các ô bản đều ngàm với dầm Vậy tất cả tính

theo ô bản số 9 ngàm 4 cạnh

- Moment dương lớn nhất ở giữa bản:

- Moment ở nhịp theo phương cạnh ngắn ln: M1 = mi1×P (kN.m)

- Moment ở nhịp theo phương cạnh dài ld: M2 = mi2×P (kN.m)

- Moment âm lớn nhất ở gối:

- Moment ở gối theo phương cạnh ngắn ln: MI = ki1×P (kN.m)

- Moment ở nhịp theo phương cạnh dài ld: MII = ki2×P (kN.m)

Trong đó:

i : kí hiệu ứng với sơ đồ ô bản đang xét (i =1,2,…)

1, 2 : chỉ phương đang xét là ld hay ln

ld, ln : nhịp tính toán cuả ô bản là khoảng cách giữa các trục gối tựa

- Tính đại diện cho ô sàn S 5 :

+ Sơ đồ tính:

P= (4,383+0+3,60)×4×7 = 223,52Thay vào công thức ta được :

M1 = 0,0197 × 223,52= 4,40 (kN.m)Thay vào công thức ta được :

M2 = 0,0064 × 223,52= 1,43 (kN.m)Thay vào công thức ta được :

MI = 0,0431× 223,52= 9,63 (kN.m)Thay vào công thức ta được :

MII = 0,0141× 223,52= 3,15 (kN.m)+ Ta có được kết quả nội lực cho các ô bản kê như sau:

Bảng 11 : Bảng tổng hợp kết quả nội lực ô sàn 2 phương

 Khả năng chịu kéo: Rbt = 0,105 (kN/cm2).

+ Thép C-I (>8) có: khả năng chịu kéo, nén: Rs = Rsc = 22,50 (kN/cm2) C-II (≤10)có: khả năng chịu kéo, nén: Rs = Rsc = 28,00(kN/cm2)

- Các công thức sử dụng để tính toán thép (theo TCVN 5574: 2012): kể đến hệ

số điều kiện làm việc của bê tông ( đảm bảo cho bê tông được tiếp tục tăng cường độtheo thời gian )

+ Tính chiều cao làm việc:

+ Tính:

- Ứng với bê tông B25, cốt thép nhóm C-I (>8):

C-II(≤10):

+ Tính:

+ Diện tích cốt thép yêu cầu:

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

* Tính cốt thép theo phương cạnh ngắn:

- Chọn khoảng cách từ mép vùng bê tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu

kéo a = 2,0 cm

chiều cao làm việc của kết cấu:

- Tính thép tại gối với momen tính toán:

+ Thay vào công ta được:

+ Tình với thay vào công thức ta được:

+ Tính diện tích cốt thép dùng công thức ta được:

Chọn thép bố trí : 10a150 có + Kiểm tra hàm lượng cốt thép với

Ta có:

- Tính thép tại nhịp với momen tính toán:

+ Thay vào công thức ta được:

+ Tính với thay vào công thức ta được:

+ Tính diện tích cốt thép dùng công thức ta được:

Chọn thép bố trí : 8a200 có + Kiểm tra hàm lượng cốt thép với

- Chiều cao làm việc của kết cấu:

- Tính thép tại gối với momen tính toán:

+ Thay vào công thức (2.16), ta được:

+ Tính với thay vào công thức ta được:

+ Tính diện tích cốt thép dùng công thức ta được:

Chọn thép bố trí : 10a200 có + Kiểm tra hàm lượng cốt thép với

Ta có:

- Tính thép tại nhịp với momen tính toán:

+ Chiều cao làm việc của kết cấu:

+ Thay vào công thức ta được:

+ Tình với thay vào công thức ta được:

+ Tính diện tích cốt thép dùng công thức ta được:

Chọn thép bố trí : 8a200 có + Kiểm tra hàm lượng cốt thép với

  a(mm) S2

- Nội lựa tính toán:

- Ứng với bê tông B25, cốt thép nhóm C-II(≤10):

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ cốt thép:

+ Thay vào công thức ta được:

+ Thay h 0 vào công thức ta được:

Nên không cần đặt cốt thép chịu nén ( đặt cốt đơn)

+ Thay vào công thức ta được:

+ Thay vào công thức ta có tiết diện cốt thép:

Chọn bố trí 10a200 có :+ Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép bằng công thức (2.17):

Ta có:

* Tính toán ô sàn console S13

- Nội lựa tính toán:

- Ứng với bê tông B25, cốt thép nhóm C-II: (≤10):

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ cốt thép:

+ Thay vào công thức ta được:

+ Thay h 0 vào công thức ta được:

Nên không cần đặt cốt thép chịu nén ( đặt cốt đơn)

+ Thay vào công thức ta được:

+ Thay vào công thức ta có tiết diện cốt thép:

Chọn bố trí 10a200 có :+ Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép bằng công thức (2.17):

Ta có:

Kết luận: thỏa mãn.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CỐT THÉP KHUNG TRỤC 2

3.1 Số liệu tính toán

3.3.1 Cấu kiện tính toán

Hình 3.1: Mô hình cấu kiện tính toán

3.21 Phân tích kết cấu khung không gian

Hình 3.2: Mô hình không gian kết cấu công trình

- Trong thiết kế và xây dựng nhà cao tầng, việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lựchợp lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao, giải pháp kiến trúc, Để đảm bảo độcứng, hạn chế chuyển vị ngang, tránh mất ổn định tổng thể cần hạn chế chiều cao và

độ mảnh

- Căn cứ vào giải pháp thiết kế ở Chương I, công trình sử dụng hệ kết cấukhung bêtông cốt thép chịu lực chính với sơ đồ làm việc dạng khung - giằng Hệ dầm -sàn các tầng được gối trực tiếp vào tường hoặc qua các cột trung gian Phần trongkhung được dùng để bố trí cầu thang bộ, và các hệ thống kỹ thuật

3.23 Hệ kết cấu ngang (dầm – sàn)

Tầng 1 – tầng mái - Sử dụng giải pháp hệ sàn dầm đồng thời bố trí hệ dầm phụ

để giảm kích thước bản sàn từ đó giảm chiều dày sàn, tiết kiệm vật liệu

- Các cấu kiện dầm, cột được mô hình là các phần tử thanh Frame

- Các phần tử trên được liên kết với nhau tại các nút Joint

- Cao trình khung không gian được khai báo ngàm tại vị trí cao trình -1,000 (m)

3.3.1 Dầm, sàn

- Kích thước sơ bộ của tiết diện dầm được lựa chọn dựa trên công thức kinhnghiệm phụ thuộc vào nhịp và tải trọng, tương tự Chương 2( Mục 2.2.2)

+ S : diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xét+ q : tải trọng sơ bộ lấy 1113 (kN/m2)

+ k: hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí làm việc của cột

 k = 1,1 đối với cột giữa

 k = 1,3 đối với cột biên

 k = 1,4 đối với cột góc

+ Ac: diện tích tiết diện ngang của cột

- Cột được thay đổi tiết diện 3 tầng một lần Kích thước tiết diện cột thay đổitheo độ cao chọn sơ bộ theo bảng 12 như sau:

k

Chiềucao tầng(m)

- Giá trị áp lực thành phần tĩnh tải trọng gió được quy thành tải phân bố đều theocông thức:

Với:

• H t , H d (m) chiều cao tầng trên và tầng dưới.

- Tải trọng gió được gán vào tâm cứng, cách gán tải này được phần mềm ETABS

hỗ trợ

• H t , H d (m) chiều cao tầng trên và tầng dưới.

Hình 3.5: Minh họa gán sàn tuyệt đối cứng

3.3 Xác định các trường hợp tải và tổ hợp tải trọng

3.4.1 Các trường hợp tải trọng

- Giá trị các trường hợp tải được tính toán và phân tích cụ thể ở Chương 3 mục

3.2, 3.3.

- Để đơn giản trong quá trình tính toán và dễ quản lý khi nhập tĩnh tải vào trongphần mềm ETABS tiến hành chia thành 03 trường hợp tải nhỏ là (TLBT, TUONG,

HTHIEN) Vì vậy khi tổ hợp TINHTAI ta cộng 03 trường hợp này với tổ hợp dạng

ADD, tổ hợp này được phần mềm ETABS hỗ trợ.

3.4.2 Tổ hợp tải trọng

TH7 1.TINHTAI + 0,9.(HTCĐ +(-GIOX)) ADD Tổ hợp cơ bản [1]

TH9 1.TINHTAI + 0,9.(HTCĐ +(-GIOY)) ADD Tổ hợp cơ bản [1]

3.4.3 Kiểm tra ổn định chống lật

- Công trình có tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng lớn hơn 5 phải kiểm tra khả năng

chống lật Theo đó công trình CHUNG CƯ có Chiều cao / Chiều rộng

 Vì vậy không cần kiểm tra ổn định chống lật cho công trình

3.4.4 Kết quả xác định nội lực khung trục 2

- Sử dụng chương trình ETABS ver9.7.4 để mô hình khung không gian và giải bài

toán đàn hồi theo phương pháp phần tử hữu hạn

- Kết quả xác định nội lực:

3.4.5 Nội lực tính toán

Hình 3.6: Biểu đồ bao momen khung trục 2

Hình 3.7: Biểu đồ bao lực cắt khung trục 2

Hình 3.8: Biểu đồ bao lực dọc cột khung trục 2

Tại gối phải (phía trục B):

Diện tích cốt thép:

Chọn cốt thép

Hàm lượng cốt thép:

Thỏa điều kiện

- Tương tự với các dầm còn lại

Ta có bảng thống kê cốt thép dầm trong bảng sau:

3.4.7 Tính toán cốt thép đai

Để đơn giản cho việc tính toán và thi công cốt thép cho dầm chọn lực cắt lớn nhất trong các dầm khung trục 2 để tính toán cốt ngang cho các nhịp dầm, sau đó bố tríthép cho các nhịp dầm còn lại theo kết quả tính toán được

Cấu tạo của cốt đai :

Qsw = Rsw×n×

Khả năng chịu lực cắt của cốt đai và bê tông :

=2 : hệ số lấy đối với bê tông nặng

: hệ số điều kiện làm việc

Qwb> Q = 131,18 kN

Kiểm tra điều kiện tính toán tiết diện nghiêng theo lực cắt :

= 1 – 0,01× ×Rb = 1 – 0,01×1 ×14,5 = 0,855

Q = 131,18 kN< 0,3× 0,3×0,855×2.24×1×14500× 0,25× 0,47 = 978,9(kN)

=>Cốt đai đủ khả năng chịu cắt

Tính toán cốt đai tương tự phần tính dầm bể nước mái

Chọn trong đoạn l/4 gần gối tựa;

trong đoạn còn lại giữa dầm

3.4.8 Tính toán cốt thép gia cường

Lực tập trung tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính là bước nhảy của lực cắt Và

để đơn giản trong tính toán và thi công thì với mỗi nhịp dầm ta lấy lực cắt lớn nhất để tính sau đó bố trí cho tất cả các tầng

Hình 3.9: Chi tiết bố trí cốt treo

Lực tập trung lớn nhất từ dầm phụ truyền xuống dầm chính là: P=184.19 kN

Đối với khung nhiều tầng và có từ 3 nhịp trở lên hệ số ψ=0,7

- Kiểm tra điều kịên gần đúng cột nén lệch tâm xiên

với Cx và Cy lần lượt là các cạnh của tiết diện cột theo phương X và Y

- Tính toán ảnh hưởng của uốn dọc theo hai phương

Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Nếu (bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc)

Nếu (kể đến ảnh hưởng của uốn dọc); trong đó:

Momen tăng lên do uốn dọc:

Theo phương Y: tương tự theo phương X

- Quy đổi bài toán lệch tâm xiên về bài toán lệch tâm phẳng tương đương

Đưa về bài toán lệch tâm phẳng tương đương theo phương X hoăc phương Y