Thuyết minh Đồ Án Kết cấu nhà (BTCT2) ĐHXD

Đồ án BTCT2 trường ĐHXD Khoa XDDD và CN Có file THNL Excel, Sap2000 mô hình và bản vẽ A1 đi kèm. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L2(m)

B (m)

H (m)

Hoạt tải p (daN/m2)

+ Nếu φ > 10 mm thì dùng thép AII có: Rs = Rsc = 280 Mpa

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn:

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột

3 Chọn kích thước chiều dày sàn:

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức của tác giả Lê Bá Huế:

* Với sàn trong phòng:

+ Hoạt tải tính toán: ps = ptc n = 200.1,2 = 240 (daN/m2 )

+ Tĩnh tải tính toán: (Chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)

Bảng 1:Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn

Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn:

hs1 =

α

8 37

+

Lngan

37 8.0,7 + = 0,094 (m) = 9,4(cm) → Chọn hs1 = 10 (cm)

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng:

gs = go + γbt.hs1.n = 100 + 2500.0,1.1,1 = 375(daN/m2 )

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng:

qs = ps + gs = 240 + 375= 615 (daN/m2 )

* Với sàn hành lang:

+ Hoạt tải tính toán: phl = ptc.n = 300.1,2 = 360 (daN/m2 )

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT):

h s2=

α

8 37

+

Lngan

k = 1,05.2,0

37 8.0,5 + = 0,052m = 5,2 cm

→chọn h s2= 10cm

Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì:

+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang:

ghl = go + γbt.hs2.n = 100 + 2500.0,1.1,1 = 375 (daN/m2 )

+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang:

qhl = phl + ghl = 360 + 375 = 735 (daN/m2 )

* Với sàn mái:

+ Hoạt tải tính toán: pm = ptc.n = 75.1,3 = 97,5 (daN/m2 )

+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)

Bảng 2:cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái

+Tĩnh tải tính toán ô sàn mái :

gm=g0 + gmái tôn +γ bths3 .n = 26 + 20.1,05 + 2500.0,1.1,1 =322 (daN/m2)

+Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn mái:

qm = pm + gm = 97,5 + 322= 419,5 (daN/m2)

4 Lựa chọn kết cấu mái:

Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi

5 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận:

* Kích thước tiết diện dầm:

Chọn chiều cao dầm: hd= 0,3 m, bề rộng dầm bd= 0,22 m

Hình 3 : Tiết diện chịu tải của cột

* Kích thước tiết diện cột:

Diện tích tiết diện cột được xác định theo công thức sau:

A =

b R

N k.

N1=q s.S B= 615 15,4 =9471 (daN)

+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 220 mm:

N2= g t.l t.h t= 514.(5,7/2 + 4) 3,4= 11971 (daN)

(Ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng)

+ Lực dọc do tường thu hồi : (tường thu hồi dày 110 mm)

Vậy ta chọn kích thước cột b c×h c= 22x40 cm có A = 880 cm2

b Cột trục A

Cột trục A có diện tích chịu tải SA nhỏ hơn diện tích chịu tải SB để thiên về an toàn và định hình hoá ván khuôn ,ta chọn kích thước tiết diện cột trục A (bcxhc = 22x40 cm) bằng với cột trục B

N1=q s.S B= 735.4 = 2940 (daN)

+ Lực dọc do tải trọng lan can:

N2= g t.l t.h= 296.1.3,4= 1006,4 (daN)

(Ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng)

+ Lực dọc do tường thu hồi : (tường thu hồi dày 110 mm)

Càng lên cao lực dọc càng giảm nên ta chọn tiết diện cột trục A và B như sau:

bBxhB = bcxhc = 22x40 cm cho cả tầng 1 , tầng 2

bBxhB = bcxhc = 22x35 cm cho cả tầng 3 , tầng 4

5 Mặt bằng bố trí kết cấu theo hình vẽ:

Hình 4: Mặt bằng tầng kết cấu tầng 2

II SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẲNG:

2.Sơ đồ kết cấu:

Mô hình hoá kết cấu khung thành các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm) với trục của hệ kết cấu được tính đến trọng tâm tiết diện của các thanh

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

l AB= L1+

2

t +2

t - 2

c h

- 2

c h

b.Chiều cao của cột:

Chiều cao của cột được lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm Ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục dầm hành lang (dầm có tiết diện nhỏ hơn)

+ Xác định chiều cao của cột tầng 1:

Lựa chọn chiều sâu chôn móng từ mặt đất tự nhiên (cốt – 0,50 m) trở xuống :

hm = 500(mm) = 0,5(m)

ht1 = Ht + Z + hm – hd/2

ht1 = 3,4 +0,5 + 0,5 – 0,4/2 = 4,2 (m)

(với Z là khoảng cách từ cốt 0.00 đến mặt đất tự nhiên)

+Xác định chiều cao của cột tầng 2,3,4

ht2 = ht3= ht4 =Ht = 3,4(m)

Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện ở hình 6

Hình 6 Sơ đồ kết cấu khung ngang

III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ:

1.Tĩnh tải đơn vị:

+ Tĩnh tải sàn:

g s= 375 (daN/ 2

m ) + Tĩnh tải sàn hành lang:

g hl= 375 (daN/ 2

m ) + Tĩnh tải sàn mái và sê nô:

2.Hoạt tải đơn vị:

+ Hoạt tải sàn trong phòng

p s= 240 (daN/ 2

m ) + Hoạt tải sàn hành lang:

p hl= 360 (daN/ 2

m ) + Hoạt tải sàn mái

p m= 97,5(daN/m2)

IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:

+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột trên khung sẽ do chương trình tính

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m

TĨNH TẢI TẬP TRUNG - daN

Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao 3,4 – 0,3 = 3,1

(m) với hệ số giảm lỗ cửa 0,7

6527

1

2

GB

Giống như mục 1,2,3 của GA đã tính trên:

Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào:

375 x [ (4,0 – 0,22) x (2,0 – 0,22)]/ 2

Cộng và làm tròn

6527 1261,6

+ Diện tích tường thu hồi mái trên cạnh AB là:

S = 3,2 (m 2 )

Nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp AB thì ta có chiều cao trung bình của tường thu hồi là: ht1 = 3,2

(5,7 0, 22) + =0,5 m + Diện tích tường thu hồi mái trên cạnh BC là:

+ Xác định tĩnh tải phân bố tác dụng trên mái

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI PHÂN BỐ

TÍNH TOÁN PHẦN TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI

TĨNH TẢI TẬP TRUNG MÁI – daN

TT LOẠT TẢI TRỌNG VÀ CÁCH TÍNH KẾT QUẢ

1184 1150,2

Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào (đã tính ở trên)

Do trọng lượng sê nô nhịp 0,8

267 x 0,8 x 4,0

726 1183,2 1030,4

4 Tường chắn xây gạch cao 1 m dày 110 mm bằng gạch:

4123,6 3059,4

4090,6

Hình 9 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung(đơn vị: daN/m;daN)

V Xác định hoạt tải tác dụng vào khung:

1 Trường hợp hoạt tải 1:

Hình 11 Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng 3

HOẠT TẢI 1 - TẦNG 3 Sàn Loại tải trọng và cách tính Kết quả

Sàn tầng 3

PBI = PCI (daN)

Do tải trọng từ sàn truyền vào:

Hình 12 Sơ đồ phân hoạt tải 1 - Tầng mái

HOẠT TẢI 1 - TẦNG MÁI

2 Trường hợp hoạt tải 2:

Hình 13 Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng 3

Hình 15 Sơ đồ phân hoạt tải 2 - Tầng mái

HOẠT TẢI 2 - TẦNG MÁI

430

327,6

Hình 17 Sơ dồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung

VI XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ

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

Với qd: Áp lực gió đẩy tác dụng lên khung

qh: Áp lực gió hút tác dụng lên khung

Tải trọng gió trên mái quy về lực tập trung đặt ở đầu cột Sđ ,Sh với k=0,72

Hình dáng mái và các hệ số khí động trên mái tham khảo phụ lục 22

Trị số S tính theo công thức:

S=n.k.w0 B.∑C i h i=1,2x0,72x95x4,0x∑C i h i=453,6x∑C i h i

+phía gió đẩy Sđ= 453,6x0.8x1,0= 362,8 (daN)

+phía gió hút Sh= 453,6x0.6x1,0= 272,2 (daN)

Hình 19 Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung

VII, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

- Sử dụng chương trình tính toán kết cấu SAP2000 để tính toán nội lực cho khung với sơ

đồ phần tử dầm, cột như dưới đây:

- Ta có mô hình hóa phần tử, gán tải trọng và tổ hợp nội lực cho khung như trang bên

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

SAP2000

M max M min M tư M max M min M tư

M max M min M tư M max M min M tư

HT2 Nội lực

Tổ hợp cơ bản 2 Tên

M max M min M tư M max M min M tư

HT2 Nội lực

Tổ hợp cơ bản 2 Tên

M max M min M tư M max M min M tư

M max M min M tư M max M min M tư

HT2 Nội lực

Tổ hợp cơ bản 2 Tên

M max M min M tư M max M min M tư

HT2 Nội lực

Tổ hợp cơ bản 2 Tên

a, Tính toán cốt thép dọc cho dầm tầng 2, nhịp AB, phần tử 4 (bxh=22x60 cm)

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

- Gối A: M A = -154,62 kN.m

- Gối B: M B = -152,75 kN.m

- Giữa nhịp: M = 84,44 kN.m

- Do 2 gối có momen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị momen lớn hơn để tính cốt thép

chung cho cả hai

* Cốt thép tại gối A và B (Mômen âm): M = -154,62 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x60 cm

A

b h



* Cốt thép tại giữa nhịp (Mômen dương): M = 84,44 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ T có vùng cánh nằm trong vùng nén với '

* Cốt thép tại gối B (Mômen âm): M = -31,55 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x30 cm

A

b h



* Cốt thép tại giữa nhịp (Mômen dương): M = 21,17 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ T có vùng cánh nằm trong vùng nén với h'f  10cm

1 1

(4 0, 22) 1,89 ( )

2S tt 2   m ; + 1/6 nhịp cấu kiện: 2, 065 0, 34 ( )

2,95 ( ) 2800 0,985 26

A

b h



* Cốt thép tại gối C (Mômen âm): M = -23,82 kN.m

- Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x30 cm

A

b h



c, Tính toán tương tự cho các dầm 9,10,14,15,19,20

- Kết quả tính toán cho trong bảng dưới đây:

- Bố trí cốt thép dọc cho dầm tầng mái:

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

a, Tính toàn cốt đai cho phần tử dầm 4, tầng 2, nhịp AB: bxh=22x60 cm

- Từ bảng tổ hợp ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm: Q = 125,12 kN

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

0, 3.R b b h o  0,3 115 22 56     42504 (daN) Q 12512 (daN)  Thỏa mãn

- Kiểm tra sự cần thiết đặt cốt đai:

bt o bt

 Chọn khoảng cách cốt đai: s min( ,s s tt ct,smax)  20 (cm)

 Vậy chọn cốt đai 2 nhánh  8a200

- Kiểm tra lại điều kiện chịu ứng suất nén chính của bụng dầm khi đã bố trí cốt đai:

1 1

2 0,503

0, 00228

22 20 2,1 10

s b

w w

b b

n a

b s E E

b, Tính toán cốt đai cho các dầm 9,14,19: bxh=22x60 cm

- Ta thấy trong các dầm có kích thước bxh = 22x60 (cm) thì dầm 4 có lực cắt lớn nhất:

Q max = 125,12 (kN) Dầm 4 được đặt cốt đai theo cấu tạo  8a200

 Chọn cốt đai theo  8a200 cho toàn bộ dầm có kích thước bxh = 22x60

c, Tính cốt đai cho phần tử dầm 5, tầng 2, nhịp BC: bxh = 22x30 cm

- Từ bảng tổ hợp ta chọn lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm: Q = 27,39 kN

- Dầm chịu tải trọng phân bố đều với:

(Với g là trọng lượng bản thân dầm 5) 2

p = 0 (daN/m) = 0 (daN/cm)

- Giá trị q 2 : q2 g 0, 5 p 1,82 0,5 0 1,82 (    daN cm/ )

- Chọn a = 4 cm h0 h a 30 4   26 (cm)

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

0, 3.R b b h o 0,3 115 22 26 19734 (     daN) Q 2739 (daN)  Thỏa mãn

- Kiểm tra sự cần thiết đặt cốt đai:

 Chọn khoảng cách cốt đai: s min(s ct,smax)  15 (cm)

 Vậy chọn cốt đai 2 nhánh  8a150

- Kiểm tra lại điều kiện chịu ứng suất nén chính của bụng dầm khi đã bố trí cốt đai:

1 1

2 0,503

0, 00305

22 15 2,1 10

s b

w w

b b

n a

b s E E

d, Tính toán cốt đai cho các dầm 10,15,20: bxh = 22x30 cm

- Ta thấy trong các dầm có kích thước bxh=22x30 thì dầm 5 có lực cắt lớn nhất:

Q  kN Dầm 5 được đặt cốt thép theo cấu tạo  8a150

 Chọn cốt đai theo  8a150 cho toàn bộ dầm có kích thước bxh=22x30

- Chiều dài tính toán: l o = 0,7.H = 0,7x4,2 = 2,94 (m) = 294 (cm)

- Giả thiết a = a’ = 4 cm -> h o = h-a = 40 - 4 = 36 (cm)

Z a = h o -a’= 36 - 4 = 32 (cm)

40

o h

l h

 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

- Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:   1

600 30 600 30

c a

h H

hợp

Đặc điểm của cặp nội lực

M (kN.m)

N (kN)

e 1 = M/N (cm)

e a

(cm)

e o = max (e 1 ,e a ) (cm)

0,894 36

32 0,889 36

b o

o

a a o

N n

e h Z h

0,894 36

32 0,889 36

b o

o

a a o

N n

e h Z h

- Diện tích cốt thép:

2

( 0, 5 ) A

0, 788 36

32 0,889 36

b o

o

a a o

N n

e h Z h

2, Tính toán cốt thép cho phần tử cột 12: bxh=22x35 cm

a Số liệu tính toán

- Chiều dài tính toán: l o = 0,7.H = 0,7x3,4= 2,38 (m) = 238 (cm)

- Giả thiết a = a’ = 4 cm -> h o = h-a = 35 - 4 = 31 (cm)

Z a = h o -a’= 31 - 4 = 27 (cm)

35

o h

l h

 Bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc

- Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc:   1

600 30 600 30

c a

h H

hợp

Đặc điểm của cặp nội lực

M (kN.m)

N (kN)

e 1 = M/N (cm)

e a

(cm)

e o = max (e 1 ,e a ) (cm)

- Giả thiết a = a’ = 4 cm -> h o = h-a = 22 - 4 = 18 (cm)

Z a = h o -a’= 18 - 4 = 14 (cm)

22

o h

l h

 Xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

600 30 600 30

c a

h H

hợp

Đặc điểm của cặp nội lực

M (kN.m)

N (kN)

e 1 = M/N (cm)

e a

(cm)

e o = max (e 1 ,e a ) (cm)

E E

l

R h

e

h

e h

0,11 0,11

0, 6 0,1 0,1

1

e p

- Với bê tông cốt thép thường lấy: p 1

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn:

0, 24 161,34 0,11

14, 43 109, 28 0,11

dh dh l

  với bê tông nặng

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

3 2

- Xảy ra trường hợp nén lệch tâm thông thường

- Lượng cốt thép yêu cầu:

- Cặp nội lực 1 cho lượng cốt thép lớn nhất Vậy ta lấy A s  2,52(cm2 ) của cặp nội lực 1

để bố trí cốt thép cho phần tử cột này

- Bố trí 2 16  có A s  4, 02 (cm2)  2,52 (cm2) cho phần tử cột 3 (xem hình vẽ)

- Các phần tử cột 8,13,18 được bố trí thép giống như phần tử cột 3

4, Tính toán cốt thép đai cho cột

- Chiều dài neo cốt thép ở nút góc phụ thuộc vào tỉ số e o