Đồ án kết cấu bê tông (khung phẳng) b1306974

CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN MỘT PHƯƠNG .... CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN HAI PHƯƠNG .... XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM .... TỔ HỢP TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG TRỤC C ...

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

**********

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG

CHƯƠNG I: TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 1

I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 1

II SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1

1 TĨNH TẢI 1

2 HOẠT TẢI 3

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN SÀN BTCT 4

I CẤU TẠO VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU 4

1 CHIA Ô SÀN 4

2 MÔ TẢ MẶT BẰNG SÀN 5

3 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN SÀN 5

a SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢN 5

b CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN MỘT PHƯƠNG 6

c CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN HAI PHƯƠNG 6

4 TÍNH TOÁN SÀN ĐẠI DIỆN 7

a TÍNH TOÁN SÀN HAI PHƯƠNG S3 7

b TÍNH TOÁN SÀN MỘT PHƯƠNG S11 13

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN DẦM DỌC TRỤC C – LẦU 4 18

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 18

II SƠ ĐỒ TÍNH 18

III CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 18

1 KÍCH THƯỚC DẦM DỌC TRỤC C 18

2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM 18

3 TÍNH VÀ BỐ TRÍ THÉP 21

a TÍNH CỐT DỌC 21

b TÍNH CỐT ĐAI 24

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 8 – LẦU 4 27

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN KHUNG 27

II CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 28

1 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC DẦM TRỤC SỐ 8 28

2 CHỌN TIẾT DIỆN CỘT 28

III XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH 30

IV XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG 30

V TỔ HỢP TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG TRỤC C 31

1 CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI LÊN KHUNG 31

2 CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG 32

VI TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO CỘT KHUNG TRỤC C 46

VII TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO DẦM KHUNG TRỤC C 51

1 TÍNH CỐT DỌC DẦM 54

2 TÍNH CỐT ĐAI DẦM

CHƯƠNG I

TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

I TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam:

+ TCVN: 2737 – 1995, tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép

+ TCVN: 5574 – 2012, kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế + Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 356-2005

+ Sổ tay thực hành kết cấu công trình_PGS.TS VŨ MẠNH HÙNG

+ Kết cấu bê tông cốt thép_Võ Bá Tầm

II SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

* Số liệu đề bài:

- Sàn lầu 4, khung 8, dầm dọc trục C

- Cao tầng trệt là: 4.5m

- Chiều cao các tầng còn lại là: 3.9m

* Số liệu thép và bê tông: (theo TCXDVN 5574 – 2012)

- Bê tông: Cấp độ bền B20 cho cả dầm, sàn và cột

Rb = 11.5 MPa; Rbt = 0.9 MPa; Eb = 27*103 MPa

Bảng 1.3: Tĩnh tải sàn ban con

(m)  (kg/m 3 ) n

Tải trọng tính toán

STT Lớp vật liệu Độ dày

(m)

Trọng lượng

γ

Hệ số vượt tải

n

Tải trọng tính toán

ptt: hoạt tải tính toán (kg/cm2)

ptc: hoạt tải tiêu chuẩn (kg/cm2)

n: hệ số vượt tải

- Dựa vào TCVN 2737 – 1995 để tìm giá trị hoạt tải cho các phòng

Bảng 1.3: Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn

S14 S8

S10

S11 S11

S12 S12

3400

- Sàn của công trình là sàn BTCT toàn khối Quan niệm các cạnh là ngàm

cứng và dầm xung quanh Tất cả các sàn tính toán thuộc dạng sơ đồ số 9 (4

 ta chia ô sàn làm 2 loại như sau:

+ Sàn S1, S2 , S3 , S4 , S5 , S6, S7, S9, S10, S13, S14 là sàn hai phương, tính nội lực và

- Mômen tại giữa nhịp:

MII

- Cắt bản ra dãy rộng 1m theo cả hai phương để tính toán

- Vì tất cả các ô sàn đều tính toán dạng sơ đồ số 9 (4 cạnh ngàm) nên ta có:

M1 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh ngắn

M2 : Mômen dương lớn nhất ở giữa ô bản, tác dụng theo phương cạnh dài

MI : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh ngắn

MII : Mômen âm lớn nhất ở gối tựa, tác dụng theo phương cạnh dài

L1 : Chiều dài cạnh ngắn của bản , L2 :Chiều dài cạnh dài của bản

m91, m92, k91,k92: các hệ số được thành lập bảng sẳn phụ thuộc tỉ số  tra theo sơ

đồ 9 bảng 1-19 - Sổ tay Thực Hành kết cấu công trình của Vũ Mạnh Hùng

p: hoạt tải của sàn (daN/m2), lấy theo TCVN 2737-1995

g: tĩnh tải của sàn, tính từ các lớp cấu tạo sàn (daN/m2), cũng lấy theo TCVN 2737-1995 hoặc trang 38 - Sổ tay Thực Hành kết cấu công trình của Vũ Mạnh Hùng

4 TÍNH TOÁN SÀN ĐẠI DIỆN:

a Tính toán sàn 2 phương S3 (Sàn tầng): Với L1= 2.5m; L2= 4.0m

- Chọn chiều dày sàn là hs = 10cm, lớp bảo vệ a = 1,5cm

- Vậy bản thuộc loại bản kê bốn cạnh Theo “Sổ tay thực hành kết cấu công trình” –

TS Vũ Mạnh Hùng thì bản làm việc như sơ đồ 9 vì có liên kết xung quanh các cạnh là ngàm

- Cắt bản theo hai phương vuông góc cạnh ngắn và cạnh dài với chiều rộng là b= 1m

=100 cm

Thép nhóm CI: Rs = Rsc = 225 Mpa = 2250 (daN/cm2)

Tra phụ lục 5 (Kết cấu bê tông cốt thép tập 1_Võ Bá Tầm) ta tìm được = R0,437 và  = 0,645 R

Chọn hs= 10 cm, a= 1.5 cm  h0= 10-1.5=8.5 cm

018.05.8100115

15293

2 2

15293

cm h

R

M

A

o s

Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

6a200 mm với As = 1.42 cm2 (ta bố trí thép ở thớ dưới)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%17.0

%1005.8100

42.1

%100

%1002250

115645.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% < min < max (Thõa ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:

200

40001

5968

2 2

5968

cm h

R

M

A

o s

* Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

6a200mm với As = 1.42 cm2.(bố trí thớ dưới, nằm trên thép M1)

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%18.0

%1009.7100

41.1

%100

%1002250

115673.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% < min  < max (Thoã ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh dài:

200

25001

( )2

8.15.82250979.0

33719

cm h

R

M

A

o s

* Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

8a200mm với As = 2.52 cm2.(bố trí thớ trên ở gối ra ¼ nhịp)

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%3.0

%1005.8100

52.2

%100

%1002250

115673.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% < min  < max (Thỏa ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment âm theo phương cạnh ngắn:

200

40001

.0

13204

cm h

R

M

A

o s

* Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

8a200mm với As = 2.52 cm2.(bố trí thớ trên ở gối ra ¼ nhịp)

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%3.0

%1005.8100

52.2

%100

%1002250

115673.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% < min  < max (Thỏa ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment âm theo phương cạnh ngắn:

200

40001

 Sau cùng, ta tổng hợp bằng bảng số liệu bên dưới:

Chú ý đơn vị: 1MPa = 10 daN/cm 2

Tương tự như vậy ta tính và bố trí thép cho các ô sàn 2 phương còn lại Ta lập thành bảng tính như sau:

BẢNG TÍNH NỘI LỰC SÀN HAI PHƯƠNG

M 1

17612

8.5 100 11.5 225 0.021 0.989 0.93 6 200 1.42 0.17

1200 M1

MI

MI

4400 1000

- Sàn được tính như cấu kiện 2 đầu ngàm Cắt bản theo phương cạnh ngắn với chiều rộng b = 1m, ta tính tải phân bố đều ứng với bản rộng 1m

2 2

2 2

- Thép nhóm CI: Rs = Rsc = 225 Mpa = 2250 daN/cm2

- Tra phụ lục 5 (Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép tập 1_Võ Bá Tầm) ta tìm được = R

0.437 và  = 0.645 Chọn hR s= 10 cm, a= 1.5 cm => h0 = 10 – 1.5 = 8.5 cm

005.05.8100115

3756

2 2

.0

3908

cm h

R

M

A

o s

Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

6a200mm với As = 1.42 cm2 (ta bố trí thớ dưới)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%17.0

%1005.8100

42.1

%100

%1002250

115645.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% <  < min max (Thoả ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:

200

44001

7512

cm h

R

M

A

o s

* Tra bảng bảng 4-12 Sổ tay thực hành kết cấu công trình_Vũ Mạnh Hùng, ta chọn thép

8a200mm với As = 2.52cm2.(bố trí thớ trên ở gối ra ¼ nhịp)

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

%3.0

%1005.8100

52.2

%100

%1002250

115645.0

%100

s

b R

R

R





Vậy  = 0.1% <  < min max(Thỏa ĐK hàm lượng)

Số thanh thép chịu moment dương theo phương cạnh ngắn:

200

44001

S8 M1 2.5 6 2.4 386 360 746 388.54

- Có thể toàn bộ sàn có thép thuộc nhóm CI (AI) hoặc có cả

CI (AI) lẩn CII (AII)

Ký

hiệu Momen Giá trị M ho b R b R s  m  A s

Chọn thép

CHI? U DÀI

1 THANH (mm)

S? LU ? NG 1

C.KI? N T.B?

T? NG CHI? U DÀI (m)

T? NG T.LU ? NG (Kg)

= 0.2 m Tiết diện đoạn dầm 3.4m chọn (20x30) cm

Tiết diện đoạn dầm 4m chọn (20x30) cm

Tiết diện đoạn dầm 6m chọn (20x40) cm

2 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm

- Tải trọng tác dụng lên dầm gồm:

+ Tĩnh tải:

*Trọng lượng bản sàn truyền vào

*Trọng lượng bản thân dầm

*Trọng lượng tường xây trên dầm

*Trọng lượng cửa kính trên dầm

g tt

Cạnh ngắn L1 (m)

Cạnh dài L2 (m)

Truyền tải hình thang (HT)

Hoạt tải Tĩnh tải Hoạt tải Tĩnh tải

h (cm) co/ko cao Tải daN/m daN/m daN daN/m daN 1-2 3.4 20 30 0 3.6 0 S6 HT S13 TG 786 786 1336 733 1246

Sơ đồ tính tải trọng dầm trục C (SAP)

Sơ đồ các trường hợp tải trọng

• Đối với moment dương

Chọn moment dương lớn nhất để tính toán: Mmax = 472117 daN.cm

472117

472117

.01003720

96.4

5.11623.0

%

s

b R

.11003720

17.8

• Đối với moment âm

Chọn moment âm lớn nhất tại gối để tính toán Cánh nằm trong vùng kéo không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của tiết diện nên tiết diện tính toán là chữ nhật b.h

Mmin= 910504 (T.m)

289.03720115

910504

910504

1 100 37 20

66 10

5 11 623 0

%

s

b R

.11003720

71.10

27,947 3 0.017 0.992 0.37 0.07 2 14 3.08 0.57 1-2 Nhịp

76,016 3 0.045 0.977 1.03 0.19 2 14 3.08 0.57 Gối 2

161,791 3 0.096 0.949 2.25 0.42 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 2

161,791 3 0.096 0.949 2.25 0.42 2 14 2 14 6.16 1.14 2-3 Nhịp

194,390 3 0.116 0.938 2.74 0.51 2 14 3.08 0.57 Gối 3

321,845 3 0.192 0.892 4.77 0.88 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 3

321,845 3 0.192 0.892 4.77 0.88 2 14 2 14 6.16 1.14 3-4 Nhịp

179,201 3 0.107 0.943 2.51 0.47 2 14 3.08 0.57 Gối 4

310,352 3 0.185 0.897 4.58 0.85 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 4

310,352 3 0.185 0.897 4.58 0.85 2 14 2 14 6.16 1.14 4-5 Nhịp

187,513 3 0.112 0.941 2.64 0.49 2 14 3.08 0.57 Gối 5 316,327 3 0.189 0.895 4.68 0.87 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 5

316,327 3 0.189 0.895 4.68 0.87 2 14 2 14 6.16 1.14 5-6 Nhịp

187,581 3 0.112 0.941 2.64 0.49 2 14 3.08 0.57 Gối 6

311,652 3 0.186 0.896 4.60 0.85 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 6 3 0.186 0.896 4.60 0.85 2 14 2 14 6.16 1.14

311,652 6-7 Nhịp

183,691 3 0.110 0.942 2.58 0.48 2 14 3.08 0.57 Gối 7

324,709 3 0.194 0.891 4.82 0.89 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 7

324,709 3 0.194 0.891 4.82 0.89 2 14 2 14 6.16 1.14 7-8 Nhịp

199,260 3 0.119 0.937 2.81 0.52 2 14 3.08 0.57 Gối 8

280,257 3 0.167 0.908 4.08 0.76 2 14 2 14 6.16 1.14 Gối 8

280,257 3 0.167 0.908 4.08 0.76 2 14 2 14 6.16 1.14 8-9 Nhịp

135,553 3 0.081 0.958 1.87 0.35 2 14 3.08 0.57 Gối 9

461,597 3 0.275 0.835 7.31 1.35 2 14 2 18 8.17 1.51 Gối 9

461,597 3 0.147 0.920 4.84 0.65 2 14 2 18 8.17 1.10

;9-10 Nhịp

472,117 3 0.150 0.918 4.96 0.67 2 14 2 18 8.17 1.10

Gối

10

910,504 3 0.289 0.825 10.66 1.44 2 14 3 18 10.71 1.45

b Tính cốt đai

Sơ bộ chọn cốt đai theo cấu tạo:

Đoạn gần gối tựa:

175,

2,

6 n= R sw = MPa a sw = cm

Tính

Q

bh R

2 4

max

.)1( 

=

Lớp bảo vệ cốt đai lấy bằng 3cm -> h0 = 37cm

11049

37

* 20

* 9

* ) 0 1 (

* 5

4

Q

A R M

2 0

566 0

* 1750

* 492840

* 4

*6.0

566.0

*1750

*2)

1(

2

3

++

=

b R

A R S

bt n f b

sw sw

10.21

*20

566

* 01 0 1 1



->0 31b1R b bh0 = 0 3 1 07 * 0 885 * 115 * 20 * 37 = 24175 634f = 24 176kf Q= 11 049kf

-> Thỏa điều kiện chịu nén

Kết luận: Chọn bố trí cốt đai 6, 2 nhánh khoảng cách 15cm cho đoạn L/4 ở 2 đầu dầm,

đoạn L/2 giữa dầm bố trí 6a200

Đoạn G.trị Q max a Chọn thép đai s ct M b s max s tt1 s tt2 s bt     K.tra

1-2 3,246 3 2 6 0.565

15.0 262440 54.00 98.6 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 2-3 4,587 3 2 6 0.565

15.0 262440 42.91 49.4 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 3-4 4,523 3 2 6 0.565

15.0 262440 43.52 50.8 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 4-5 4,516 3 2 6 0.565

15.0 262440 43.59 50.9 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 5-6 4,511 3 2 6 0.565

15.0 262440 43.63 51.1 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 6-7 4,532 3 2 6 0.565

15.0 262440 43.43 50.6 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 7-8 4,621 3 2 6 0.565

15.0 262440 42.59 48.6 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 8-9 4,964 3 2 6 0.565

15.0 262440 39.65 42.1 18.3 15

0.0019 1.0733 OK 9-10 8,206 3 2 6 0.565

15.0 492840 45.04 29.0 18.3 15

0.0019 1.0733 OK

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN KHUNG TRỤC 8 – LẦU 4

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN KHUNG

D20X55 D20X55 D20X55 D20X55 D20X55

D20X30 D20X30 D20X30 D20X30 D20X30

D20X30 D20X30 D20X30 D20X30 D20X30

D20X30 D20X30 D20X30 D20X30

D20X30

X Z

Khung trục tính toán : 8

Chiều cao tầng trệt là : 4.5m (từ cos 0.00 đến sàn lầu 1)

Chiều cao các tầng lầu: 3.9m

Chiều cao sàn mái: 3.9m

Đỉnh móng ở vị trí -1.2 m

Đà kiềng ở vị trí -0.6m

Số tầng: 5

II CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN

1 Chọn sơ bộ kích thước dầm trục số 8 thỏa yêu cầu:

Chọn sơ bộ chiều cao dầm: h =

d

h

Với m là hệ số để chọn kích thước dầm

Đối với dầm thẳng nhiều nhịp, chọn m = 12  16

Chọn sơ bộ tiết diện dầm trục 8 Nhịp

F = *

Với - k: là hệ số điều chỉnh: chọn k = 1.4

- N: tổng lực dọc tác dụng lên cột, do chưa giải kết cấu nên chưa biết chính xác lực dọc này nên ta tính sơ bộ tải tác dụng lên sàn, dầm rồi truyền vào cột theo nguyên tắc chia đôi

- Rb: cấp độ bền chịu nén của bêtông Đối với cột ta dùng B20 có Rb = 11.5 Mpa Đối với khung trục 8 ta tính sơ bộ lực dọc ở chân cột tầng trệtta được:

III XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH

-0.6m) kết hợp với giằng móng, có thể nằm hơi cao hơn đỉnh móng  Liên kết cứng ở đỉnh móng

- Giằng móng và đà kiềng không tính vào hệ khung (tính thiên về an toàn)

- Chuyển vị của móng xem như không có, vì trong tính toán móng đã khống chế lún lệch của các móng trong khoảng cho phép (ít gây phá hoại kết cấu bên trên)

- Góc xoay (do móng lún nghiêng) cũng xem như không có Vì góc xoay khá nhỏ và đã được hệ giằng móng khống chế

- Liên kết của dầm - cột trong tính toán khung phẳng quan niệm như sau: liên kết cột với dầm ngang là ngàm (tạo thành khung cứng), còn cột và dầm dọc liên kết khớp với nhau (xem như dầm dọc liên kết các khung với nhau)

IV XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

• Tải trọng tác dụng lên khung

TỔNG HỢP TẢI PHÂN BỐ TÁC DỤNG VÀO KHUNG 8

co/

ko

cao (m)

Tải daN/m

Tải sàn q s

Tổng tải

daN/m daN/m daN/m

Tổng Tĩnh tải Hoạt tải

Tổng Hoạt tải

- n : hệ số vượt tải ( lấy n = 1.2)

- B : Bề rộng đón gió của khung trục (m), bằng khoảng cách ½ bước khung mỗi bên

Bảng tính áp lực gió tác dụng vào cột khung truc 8

V TỔ HỢP TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG TRỤC C

1 Các trường hợp chất tải lên khung:

TĨNH TẢI CHẤT ĐẦY (DEAD)

HOẠT TẢI CHẤT ĐÂY (HT1)

HOẠT TẢI 2

HOẠT TẢI 3

HOẠT TẢI 4

HOẠT TẢI 5

HOẠT TẢI 6

GIÓ TRÁI

0.27 0.29 0.30 0.31

0.33

0.36 0.38 0.40 0.41

XZ

GIÓ PHẢI

-11.90 6.09

-6.65 5.85

-6.10 3.06 -3.17

6.74 -7.17

-4.09

4.46 -3.10

3.37 -2.02

2.36 -0.88 1.03

6.66 -6.89

-3.07 3.65 2.92 -2.66

1.96 -1.62 -0.60 0.76

4.72 -4.62

2.50

-2.09 2.47

-1.98 2.00

-1.52 1.59 -1.00

BIỂU ĐỒ BAO MOMENT