Đồ án Bê Tông 2 Đại Học Mở TpHCM

Đồ án bê tông 2 bài làm để tham khảo. không chịu trách nhiệm về nội dung. không sao chép.

Đồ án Bê Tông 2 GVHD: PhD Đồng Tâm Võ Thanh Sơn

1 Chọn chiều dày sàn:

Xem sàn là tuyệt đối cứng, sàn ko dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang, chuyển vị mọi điểm là như nhau

Chọn chiều dày sàn theo khả năng chịu lực và thuận tiện cho thi công: Ngoài ra cũng cần h hs ≥ min Theo TCXDVN 5574 : 2012 quy định chiều dày bản toàn khối không được nhỏ hơn:

+ Đối với sàn mái: 40 mm + Đối với sàn nhà ở và công trình công trình công cộng: 50 mm + Đối với sàn giữa các tầng của nhà sản xuất: 60 mm

+ Đối với bản làm từ bêtông nhẹ cấp B7.5 và thấp hơn: 70 mm

- Theo sách Sàn sườn bêtông toàn khối của GS TS Nguyễn Đình Cống thì chiều dày sàn phụ thuộc vào nhịp và tải trọng tác dụng có công thức sơ bộ như sau:

1.1.1.21.4.1.3 Chọn tiết diện cột

Tiết diện ngang của cột được tính sơ bộ như sau:

t

n

i s i

- nt : Tổng số sàn nằm trên cột.

- Ai: diện tích truyền tải từ sàn vào cột tầng thứ i.

- qsàn i: tải trọng toàn phần phân bố trên sàn ( công trình dân dụng qsàn i = 8

– 14 kN/m2, bao gồm trọng lượng toàn bộ kết cấu dầm sàn, tường vách ngăn, thiết bị và hoạt tải sử dụng).

- γb : hệ số điều kiện làm việc.

- Rb: cường độ chịu nén tính toán của bê tông.

Cột giữa hành lang

số (kG/m2) (m2) (kG) hệ số (kG/Cm2) (cm2) (cm2) cm cm

[Type here]

Tải trọng tác dụng lên sàn bao gồm:

• Trọng lượng bản thân sàn

• Tĩnh tải phụ thuộc các lớp cấu tạo sàn

• Hoạt tải phụ thuộc mục đích sử dụng của sàn

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân các kết cấu sàn, dầm, cột….trọng lượng tường xây trên dầm biên, trọng lượng các lớp hoàn thiện sàn…

Theo yêu cầu sử dụng, các khu vực có chức năng khác nhau sẽ có cấu tạo sàn khác nhau, do đó tĩnh tải sàn tương ứng cũng có giá trị khác nhau Các kiểu cấu tạo

sàn tiêu biểu là sàn văn phòng, sàn ban công, sàn hành lang và sàn vệ sinh Các loại

sàn này có cấu tạo như sau:

Trọnglượngriêng γ(kN/m3)

Tải trọngtiêu chuẩn(kN/ m2)

Hệ số

vượt tảin

Tải trọngtínhtoán(kN/ m2)

TĨNH

Vữa trát 0.015 18 0.27 1.2 0.324Đường ống

Trọnglượngriêng γ(kN/m3)

Tải trọngtiêu chuẩn(kN/ m2)

Hệ số

vượt tảin

Tải trọng tínhtoán(kN/ m2)

Trọnglượngriêng γ(kN/m3)

Tải trọngtiêu chuẩn(kN/ m2)

Hệ số

vượt tảin

Tải trọng tínhtoán(kN/ m2)TĨNH

+ :Chiều cao tường + Chiều cao dầm.

Tải tường gán vào dầm theo bản vẽ kiến trúc

Tính tỉnh tải gió:

Địa điểm xây dựng ở Bình Thuận thị xã Phan Thiết ,Vùng áp lực gió: IIA;

Áp lực gió tiêu chuẩn 0.083((theo bảng 4 mục 6.4, bảng 5 mục 6.5 và phục

lục D, TCVN 2737 :1995)

Cao độ tầng

Tầng trệt Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4

Giá trị tiêu chuẩn của thành phần gió tĩnh tính theo công thức:

=

:Giá trị áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng theo phụ lục D

:là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo bảng 5

là bề rộng công trình theo phương x

là bề rộng công trình theo phương y.

= ; = các tầng còn lại tính tương tự.

+ Sy diện tích đón gió theo phương y

+ Sx diện tích đón gió theo phương x

Kết quả tính gió tĩnh

S đón gió y Fx (T) Fy (T)

31.1 0

STORY1 3.6 0.832 0.097

31.1 0

44.

8

241.9 2

167.9

31.1 0

Khi tỉ số L2/L1 < 2 và liên kết ít nhất 3 trên 4 cạnh hoặc 2 cạnh liền kề được xem là bản kê và bản làm việc 2 phương L2 và L1 của sàn

Tính toán bản sàn được tính như ô bản đơn theo sơ đồ đàn hồi, tùy theo điều kiện liên kết của bản và dầm hay tường bê tông mà chọn sơ đồ tính bản cho phù hợp.

-Bản kê bốn cạnh:

+ Đối với sàn điển hình

→ Bảng làm việc theo hai phương

+ Đối với sàn hành lang

→ Bảng làm việc theo một phương (cạnh ngắn)

+ Đối với sàn bang công

→ Bảng làm việc theo một phương (cạnh ngắn).

-Tuy theo điều kiện liên kết 4 cạnh, ta chọn sơ đồ bản tương ứng, nội suy các giá trị dùng để tính toán.

+ Liên Kết lên tường được xem là tựa đơn khi :

Bản kê lên tường, bản lắp ghép.

Bản tựa lên dầm BTCT (đổ toàn khối) có

+ Liên kết được xem là ngàm khi:

Bản tựa lên dầm BTCT (đổ toàn khối) có

Dựa vào mặt bằng bố trí sàn, số liệu thiết kế dầm sàn.Ta có:

+ Sàn điển hình: hb = 140(mm)

Ta có thể dùng phần mềm PTHH hoặc tính thủ công tùy theo độ phức tạp của công trình thiết kế.

→ chọn cách tính thủ công

Vì là bản sàn liên kết ngàm 4 cạnh nên ta dùng sơ đồ loại ô bản sàn số 9 để tính sàn làm việc theo 2 phương.

[Type here]

Công thức tính momen lớn nhất ở nhịp và gối:

Tính momen cho ô sàn điển hình:

Cạnh ô bản số Ti α Tổng tải trọng P

Hệ sô theo phương ngắn

Hệ số theo phương dài

Phương ngắn (kNm)

Phương dài (kNm) Ld(m

Tính toán bản sàn làm việc 1 phương (bản dầm)

Khi tỉ số L2/L1 > 2 và liên kết 1 cạnh hoặc 2 cạnh đối diện thì đây là bản

dầm, bản làm việc 1 phương

[Type here]

Cắt dải theo phương cạnh ngắn có bề rộng 1m, nếu bản có liên kết ngàm ở 4 cạnh thì sơ đồ tính như là dầm có 2 đầu ngàm. Bản sàn tính theo sơ đồ đàn hồi.

Trong đó: q = (g + p) x b (kN/m 2 )

Bản sàn sẽ làm việc trong giai đoạn đàn hồi:

Momen dương lớn nhất tại nhịp: M = qL1^2/24

Momen âm lớn nhất tại gối : M = qL1^2/12

ngắn (m)

Momen tại nhịp kNm

Momen tại gối kNm

- Đối với bản hàm lượng hợp lý: % = 0,3% - 0,9%

→ Kết quả được trình bày trong bảng dưới đây:

[Type here]

Vì momen tại ô sàn làm việc 1 phương nhỏ nên ta tính thép chung với ô sàn 2 phương.

Mn = 6,4 0.033 0.034 3.055 10 Ø10a250 3.14 0.25%

Mg = 14,91 0.077 0.79 7.289 10 Ø10a100 7.85 0.63%

Phương ngắn

ngắn

Mn = 3,72 0.045 0.046 3.482 8 Ø8a140 3.59 0.48%25.0 75.0 Mg = 8,62 0.105 0.107 8.410 8 Ø8a50 10.05 1.34%

Ta bố trí thép cho sàn như sau:

BT B25 Cốt thép Ø ≤ 10 R s =R sc = 225 (MPa) ξ R = 0.618 α R = 0.427 µ min = 0.05%

R b 14.5 (Mpa) Cốt thép Ø > 10 R s =R sc = 280 (MPa) ξ R = 0.595 α R = 0.418

Tính khung không gian

Căn cứ vào yêu cầu kiến trúc Vì vậy chọn hệ khung chịu lực là hệ kết cấu

chịu lực cho công trình này

Khung chịu lực: Kết cấu khung là một hệ thanh bất biến hình là kết cấu rất quan trọng

trong công trình vì nó tiếp nhận tải trọng sử dụng từ sàn rồi truyền xuống móng Theo phương pháp thi công có các loại khung toàn khối, khung lắp ghép Theo sơ đồ kết cấu gồm có khung hoàn toàn, khung không hoàn toàn

1.2.1 Dựng mô hình khung 3D trong phần mềm Etabs

1.2.1.1Chuẩn bị

Chọn đơn vị tính: kN-m

Tạo mô hình kết cấu: (File > New Model …)

Cài đặt số liệu định nghĩa hệ tọa độ trục, mặt bằng và tầng

1.2.1.2Khai báo, định nghĩa các thông số

Định nghĩa vật liệu: (Define > Material …)

Định nghĩa tiết diện cột, dầm, sàn: (Define > Frame Sections, Area-ShellSections, …)

Định nghĩa các trường hợp tải trọng: (Define > Load Pattern, Load Case, …)

[Type here]

[Type here]

Dựng mô hình

Dựng mô hình,vẽ lần lượt cột, dầm, sàn: (Draw / Frame,Area…)

Khai báo điều kiện biên: (Assign > Joint/Point > Restraint (supports) …)Gán tải trọng cho các trường hợp tải: (Assign > Frame (Area) > Load …)

[Type here]

Chỉnh sửa kiểm tra mô hình

Gán tiết diện cho cột, dầm, sàn: (Asign / Frame, (Area) …)

Kiểm tra mô hình

[Type here]

Dựa theo tieu TCVN 198-1997: Nhà cao tầng, thiết kế kết cấu bê tông toàn khối.

Chuyển vị đinh theo phương ngang tại đinh của kết cấu nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hồi phải thỏa điều kiện:

Ta có chuyển vị theo: UXMax = 4.383 mm; UYMax = 3.549 mm

mm

mm

Kết luận: Chuyển vị công trình thỏa điều kiện:

1.3.1 Tải trọng tác dụng thẳng đứng

- Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

Là tải trọng tác dụng không đổi trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình

Tải trọng thường xuyên gồm:

+ Khối lượng bản thân các phần nhà và công trình, gồm khối lượng các kết cấu chịu lực và các kết cấu bao che

+ Khối lượng và và áp lực của đất do lấp hoặc đáp

Trọng lượng bảng thân được xác định theo cấu tạo kiến trúc của công trình bao gồm tường , cột, dầm, sàn các lớp vữa trát, ốp, lát, các lớp cách âm, cạnh nhiệt vv và theo trong lượngđơn vị vật liệu sử dụng

- Tải trọng tạm thời (hoạt tải)

Tải trọng tạm thời là tải trọng có thể không có trong một thời gian nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng

Tải trọng tạm thời được chia làm 2 loại là: tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn

+ Tải trọng tạm thời dài hạn gồm có:

• Khối lượng vách tạm thời, khối lượng phần đất và khối lượng bê tông đệm dười thiết bị

• Khối lượng các thiết bị, thang máy, ống dẫn…

• Tác dụng của biến dạng nền không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất

• Tác dụng do sự thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của vật liệu

• Tải trọng gió lên công trình bao gồm gió tĩnh và gió động

1.3.2 Tĩnh tải tác dụng lên sàn

- Trọng lượng bản thân kết cấu sàn

- Trọng lượng lớp cấu tạo sàn

- Hệ thống thiết bị kỹ thuật

- Tường xây trên sàn

Tường xây trên dầm:

Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng

- Các trường hợp tải trọng

Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm những trường hợp tải trọng sau.Trọng lượng bản thân các cấu kiện sàn, dầm, cột sẽ do phần mềm Etabs tựtính

STT Các trường hợp tải trọng Ký hiệu Loại tải

10 Tổ hợp bao Bao Tổng hợp 9 combo trên

Nội lực khung trục 6

[Type here]

TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO KHUNG TRỤC 6

1.3.3 Tính thép cột

1.3.3.1Cốt dọc chịu lực

- Hệ khung trong trường hợp này làm việc theo sơ đồ khung không gian nên cáccột vừa chịu lực nén N và mô men uốn theo hai phương Mx, My Do các cột vừachịu nén vừa chịu uốn theo phương ngoài mặt phẳng chứa trục đối xứng củatiết diện nên tính toán theo cột chịu nén lệch tâm xiên

- Cột nén lêch tâm xiên thường gặp trong các khung khi xét đến sự làm việc củacột đồng thời chịu uốn theo cả hai phương

- Việc tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên một cách chính xác thường gặp nhiềukhó khăn vì cách tính đúng đắn là bố trí cốt thép cho cột trước rồi tiến hànhkiểm tra khả năng chịu lực cho cột Như vậy, với kích thước tiết diện cột chotrước và lượng thép trong cột được bố trí sẵn thì ta sẽ xác định được khả năngchịu lực của cột đó, khả năng chịu lực ở đây là khả năng chịu nén và chịu uốncủa cột Sự tương tác giữa khả năng chịu nén và chịu uốn của cột được thể hiệnqua một đường cong gọi là đường cong tương tác

[Type here]

- Tuy nhiên, đường cong này khi xét đến yếu tố không gian thì lại rất phức tạp.

Do đó, ở đây trình bày theo phương pháp tính gần đúng bằng cách quy cột nénlệch tâm xiên thành cột nén lệch tâm phẳng tương đương khi xét đến sự làmviệc theo hai phương của cột

- Hiện nay khi thiết kế, người thiết kế thường sử dụng 1 trong 3 phương pháp sau :

+ Thứ nhất là tính riêng cho từng trường hợp lệch tâm phẳng và bố trí thép theo mỗi phương.

+ Thứ hai là phương pháp tính gần đúng quy đổi từ bài toán lệch tâm xiên thành bài toán lệch tâm phẳng tương đương và bố trí thép đều theo chu vi cột.

+ Thứ ba là phương pháp biểu đồ tương tác trong không gian.

Trong ba phương pháp trên thì hai phương pháp đầu là phương pháp tính gần đúng Còn phương pháp thứ ba là phương pháp phản ánh đúng thực tế khả năng chịu lực củacấu kiện Tuy nhiên phương pháp thứ hai được sử dụng phổ biến nhất

- Để tính toán thép cột cần xét bộ ba nội lực nguy hiểm sau:

+ Có N lớn nhất, Mx tương ứng và My tương ứng

+ Có Mx lớn nhất, N tương ứng và My tương ứng

+ Có My lớn nhất, N tương ứng và Mx tương ứng

a) Tóm lại trong đồ án này sinh viên sử dụng phương án để tính toán cốt thép dọc trong cột Cơ sở lý thuyết dựa vào TCVN 5574 – 2012 và sách “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS NGUYỄN ĐÌNH CỐNG.

b) Xác định ảnh hưởng của lệch tâm ngẫu nhiên và uốn dọc

Do ảnh hưởng uốn dọc và độ lệch tâm ngẫu nhiên, mô men tính toán cho cột được tăng thành:

1

η =

N 1-

N Trong đó,

Các hệ số được tính:

Lấy C 6,4b = : bê tông nặng

b

E : mô đun đàn hồi của bê tông

l 1

thép lấy đối với trục x

Tương tự cho

* yM

Công thức tính Ncr theo TCVN 5574:2012 khá phức tạp do xét anh hưởng của nhiều

hệ số Có thề sử dụng công thức gần đúng của Giáo Sư NGUYỄN ĐÌNH CỐNG như sau:

Bước 1: Xét tiết diện cạnh C x , C y điều kiện áp dụng phương pháp này là

Bước 2: Tính toán độ ảnh hưởng uốn dọc theo 2 phương

- Chiều dài tính toán: lox = ψx.l , loy = ψy.l

[Type here]

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên: eax= max(

M e

N

1y

M e

l l

1 28

N 1 N

Momen tăng lên do uốn dọc: M =*x η Ν = ηx e0x xMx

 Phương Y

Tương tự phương X

Bước 3: Quy đổi bài toán lệch tâm xiên sang bài toán lệch tâm phẳng tương đương.

Đưa bài toán lệch tâm xiên về bài toán lệch tâm phẳng tương theo phương X hoặc phương Y

- Trường hợp 1: Nếu

*

* y

Bước 4: Tính toán diện tích thép yêu cầu

Tính toán tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng

N x

R b

=

Khi x1 < ho thì

1 o

e

h

ε

) và (x > h1 ξR o) Tính theo trường hợp nén lệch tâm

bé Xác định chiều cao vùng nén x theo công thức sau:

µ max = 6%: thiết kế không kể đến động đất.

µ min phụ thuộc vào độ mảnhλ

Bảng 2-1 Bảng hàm lượng thép trong cột tối thiểu

Khi đặt thép theo chu vi thì lấy Ab là toàn bộ tiết diện và µt ≥ µ 2. min

Đối với cấu kiện cột, hàm lượng cốt thép hợp lý là: 1% < µt< 3%

Một số yêu cầu về cấu tạo khi bố trí cốt dọc

Theo TCVN 5574 : 2012

- Lớp bê tông bảo vệ cốt thép

+ Đối với cốt dọc: c1 ≥ (φmax, 25) với φmax là đường kính lớn nhất của thép dọc+ Đối với cốt đai: c2 ≥ (φ, 20) với φ là đường kính cốt đai

+ Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ ao = 30

+ Chiều dài đoạn nối thép dọc lấy không nhỏ hơn lan và qui định bảng 6.2.4.9

Bảng 2-2 Tính toán chiều dài đoạn nối thép cột

- Thiên về an toàn và thuận tiện trong thi công :

+ Nối bằng phương pháp nối buộc chiều dài đoạn nối lan = 30φ

- Khoảng cách của các thanh cốt thép không lớn hơn giá trị sau:

Bảng cốt thép dọc cột khung trục 6:

(

% )

-0.30 9

25 20

30 0

30

0 30

15 0 0

1.

6 7 15.

75 8Ø16 16.08

1.7 9

St

or

y4 1

111.

-508

21.3 418

-5.06 9

25 20

30 0

St

or

y4 1

256.

-292

64.7 949

4.81 33

-25

20 300 300 30

15 7 5

1.

7 5

-0.26

41 2520 300 300 30 509.

1.

0 6 10.

86 8Ø16 16.08

1.7 9

St

or

y3 1

291.

-407

15.7 298

-9.63 02

25 20

30 0

St

or

y3 1

764.

-057

63.8 242

9.47 98

-25

20 300 300 30

10 8 6

1.

2 1

St

or

y2 1

127 1.48

58.3 284

-0.65

9 2520 300 300 30 904.

0.

4 0 4.9

-13.7

276 2520 300 300 30 904.

0.

4 0

St

or

y2 1

127 1.48

62.5 463

13.2 709

-25 20

30 0

St

or

y1 1

178 6.7

34.2 293

-0.46

12 2520 350 350 30 11.06

0.

9 0 14.

St

or

y1 1

178 6.7

47.1 312

24.2 696

-25

20 350 350 30

14 7 3

1.

2 0

-71

21.1 21

2.17 93

25 20

40 0

9.90 08

-25

20 400 400 30 406.

0.

4 0

1.11 63

25 20

40 0

9.21 67

21.6 232

-25

20 400 400 30 406.

0.

4 0

0.

6 9 10.

98 8Ø16 16.08

1.0 1

-904

31.3 163

31.6 816

25 20

40 0

- Cốt thép ngang trong cột có nhiệm vụ liên kết với thanh thép dọc thành hệ khungchắc chắn, giữ đúng vị trí cốt thép thi công, giữ ổn định cho cốt thép dọc chịu nén.Khi chịu nén cốt thép dọc có thể bị cong, phá vỡ lớp bê tông lớp bảo vệ và bật rakhỏi bê tông Cốt đai giữ cho cốt dọc không bị cong và bật ra ngoài, lúc này cốtthép đai chịu kéo và nó không được neo chắc chắn có thể bị bung ra hoặc cốt đaiquá bé thì có thể bị kéo đứt.

- Thép đai trong cột được tính toán tương tự dầm chịu lực cắt, tuy nhiên có kể đến lực nén dọc N tăng khả năng chịu cắt của bê tông Lực cắt lấy từ biểu đồ bao lực cắt của cột

- Trong thực hành tính toán thường thép đai cột tính toán theo lực cắt trong cột là rất

bé so với yêu cầu bố trí đai theo cấu tạo Nên thường không tính toán cốt đai mà chi cần bố trí cốt đai theo cấu tạo là thỏa: tương quan giữa đường kính thép dọc, hàm lượng thép, kích thướt cột

 Một số yêu cầu về cấu tạo khi bố trí cốt đai

- Chọn cốt đai trong cột : φ ≥ max(0,25φdocmax, 8 cm)

- Số nhánh đai tùy thuộc vào kích thướt cột và bố trí thép dọc

- Cạnh tiết diện < 400(mm) và trên mỗi cạnh có không quá 4 thanh thép cho phépđặt 1 cốt đai bao quanh toàn bộ cốt thép dọc

- Trường hợp còn lại cách một thanh thép dọc phải có một cốt đai hay có thể hiểu làcách một thanh thép dọc thì phải có 1 thanh thép dọc nằm trong góc uốn của cốtđai

- Khoảng cách cốt đai theo cấu tạo:

+ Khi Rsc ≤ 400 MPa, s = min(15φdọc;500)

+ Khi Rsc > 400 MPa, s = min(12φdọc;400)

+ Nếu hàm lượng cốt thép µt > 3% thì s = min(10φ dọc;300) (không phụ thuộc Rsc)

- Bố trí cốt đai theo chiều dài cột:

+ Trong các khoảng giữa :

sctạo = min ( b cạnh ngắn ; 15 φdọc)

+ Trong đoạn nối thép cần bố trí đai dày bước đai s = 200 (mm)

Vậy bố trí thép đai cột φ8a200 cho đoạn nối thép, φ8a300 cho đoạn L2 đoạngiữa nhịp