THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC BTCT 2

Đồ án Nhà khung ngang bê tông cốt thép là đồ án kết cấu mà sinh viên ngành kỹ sư xây dựng dân dụng và công nghiệp nào cũng phải thực hiện. Đó là sự tổng hợp kiến thức áp dụng vào thực tế của sinh viên sau khi học xong các tất cả các môn cơ sở ngành và chuyên ngành như : Sức bền vật liệu, Cơ học cết cấu, đặc biệt là môn Bê tông cốt thép Đây là đồ án nhằm kiểm tra kiến thức và khả năng tính toán của sinh viên, khả năng nắm bắt các nguyên lý cấu tạo các cấu kiện, khả năng tư duy và khả năng thể hiện các bản vẽ bằng Autocad, đó cũng là yêu cầu cấp thiết của một kỹ sư xây dựng sau khi ra trường. Đồ án được thực hiện theo từng nhóm sinh viên, mỗi nhóm gồm 5 sinh viên. Tất cả các thành viên trong nhóm đều tích cực tham gia công việc của nhóm và hoàn thành công việc được giao đúng thời hạn và chính xác.

Trang 1

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 2 GVHD: TS Trần Ngọc Long

SVTH: Bùi Đình Thiêm- Nhóm 1 – Lớp KTXD 60E – ĐH Vinh Trang 1

Lời nói đầu

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép là đồ án kết cấu cực kỳ quan trọng mà sinh viênngành kỹ thuật xây dựng nào cũng phải thực hiện Đó là sự tổng hợp kiến thức áp dụngvào thực tế của sinh viên sau khi học xong các tất cả các môn cơ sở ngành và chuyênngành như: Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, đặc biệt là môn Kết cấu Bê tông cốt thép

1 Đây là đồ án nhằm kiểm tra kiến thức và khả năng tính toán của sinh viên, khả năngnắm bắt các nguyên lý cấu tạo các cấu kiện, khả năng tư duy và khả năng thể hiện cácbản vẽ bằng AutoCAD, đó cũng là yêu cầu cấp thiết của một kỹ sư xây dựng sau khi ratrường Đồ án được thực hiện theo từng nhóm sinh viên, mỗi nhóm gồm 4÷5 sinh viên.Tất cả các thành viên trong nhóm đều tích cực tham gia công việc của nhóm và hoànthành công việc được giao đúng thời hạn và chính xác

Qua một thời gian làm việc, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Trần NgọcLong, các thành viên trong nhóm đã hoàn thành nhiệm vụ được giao

Xin chân thành cảm ơn!

Bình Định, tháng 12 năm 2020.

PHẦN A - GIỚI THIỆU CHUNG1/ Giới thiệu về nhóm:

1 Bùi Đình Thiêm KTXD 60E – Bình Định

2

3

4

2/ Mục tiêu làm việc của nhóm:

Các thành viên trong nhóm cần nắm chắc kiến thức, yêu cầu và nhiệm vụ đượcgiao để hoàn thành đồ án

Qua đồ án này các thành viên cần phải cố gắng cọ xát với thực tế, tập làm quenvới công việc, qua đó củng cố thêm kiến thức cho mình

Làm quen với phương pháp, kỹ năng làm việc theo nhóm, từ đó rút ra đượccách làm việc tập thể có hiệu quả

Xây dựng nhóm trở thành nhóm học tập tốt, phát huy tính tự giác trong học tập cũng như trong công việc của mỗi thành viên

Trang 2

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 2 GVHD: TS Trần Ngọc Long 3/ Những nguyên tắc chung của nhóm:

Các thành viên trong nhóm phải đoàn kết trên cơ sở một người vì mọi người đểhoàn thành tốt công việc được giao

Luôn tạo không khí vui tươi, thân thiện trong quá trình làm việc cùng nhau đểkích thích tinh thần làm việc hăng say của cả nhóm

Làm việc một cách có kế hoạch, khoa học, chính xác để tiết kiệm thời gian.Các thành viên bình đẳng với nhau, biết cách làm việc độc lập cũng như làmviệc theo nhóm, phải biết tiếp thu những ưu điểm của các thành viên trong nhóm

Phải hoàn thành công việc được giao đúng thời hạn, phải có mặt trong các buổi họp nhóm và tích cực trong các hoạt động của nhóm

Khi các thành viên đã làm xong công việc được giao thì cả nhóm phải kiểm tra chéo để đảm bảo tính chính xác của công việc

Thành viên nào thực hiện không đúng với nội quy của nhóm sẽ bị phê bình

4/ Nội dung chi tiết:

Phần 1: Quy trình và nhiệm vụ thực hiện đồ án:

* Chương 1 Lựa chọn giải pháp kết cấu khung bê tông cốt thép

- Mô tả, giới thiệu và chọn kết cấu khung bê tông cốt thép

- Lựa chọn vật liệu: cấp độ bền bê tông, thép

- Lập mặt bằng kết cấu sàn bê tông cốt thép

- Chọn kích thước sơ bộ cột, dầm, sàn

* Chương 2 Lựa chọn sơ đồ tính toán

- Phân tích lựa chọn sơ đồ

- Tính toán kích thước khung ngang

- Thể hiện sơ đồ kết cấu khung bê tông cốt thép

* Chương 3 Xác định tải trọng

- Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

- Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

- Xác định tải trọng gió tĩnh

- Vẽ sơ đồ các trường hợp chất tải

* Chương 4 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực

- Định đơn vị, mô hình hóa bằng phần mềm

- Khai báo vật liệu, tiết diện, các loại tải trọng

- Gán liên kết, tiết diện, tải trọng

- Phân tích nội lực và xuất kết quả

Trang 3

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 2 GVHD: TS Trần Ngọc Long Phần 2: Thể hiện bản vẽ

- Thể hiện bản vẽ trên khổ giấy A1 gồm có:

+ Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

+ Thể hiện bố trí thép khung bê tông cốt thép

+ Thể hiện chi tiết thép mặt cắt dầm, cột

+ Thể hiện bảng thống kê thép

5/ Tài liệu tham khảo:

- [1] Lê Bá Huế, Phan Minh Tuấn Khung bê tông cốt thép (nhà dân dụng), NXB khoa

học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2009

- [2] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống Kết cấu bê tông cốt

thép (Phần cấu kiện cơ bản), Hà Nội, năm 2009

- [3] Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh Kết cấu bê

tông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa), NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, năm 2002

- [4] Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Hữu Cường Kết cấu nhà bê tông cốt thép;

Trường Đại học Vinh, năm 2014

- [6] TCVN 2737 - 1995 Tiêu chuẩn thiết kế “Tải trọng và tác động”.

- [7] TCVN 5574 - 2012 Tiêu chuẩn thiết kế “Kết cấu bê tông cốt thép”.

Cấp độ bền

bê tông

Ghi chú

Trang 4

3900 3900 3900 3900 3900 3900 3500 3500

PHẦN B – NỘI DUNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

PHẦN I: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ I/ Mô tả công trình:

Công trình thiết kế là trường học 03 tầng, được xây dựng tại thành phố Quy Nhơn,tỉnh Bình Định (Vùng áp lực gió III.B) Hệ thống kết cấu của công trình gồm:

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

tải trọng theo phương ngang và đứng, sau đó truyền xuống móng

2/ Hệ thống kết cấu bao che: Gồm tường 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 tảitrọng ngang và đứng lên hệ khung đảm bảo cho toàn bộ công trình được ổn định vàđảm bảo các cấu kiện cùng tham gia chịu lực

4/ Các bộ phận giao thông: Cầu thang theo phương đứng, hành lang theo

W o

(Kg/m 2 )

Nhóm cốt thép

Cấp

độ bền BT

a/ Bê tông:

- Bê tông cấp độ bền chịu nén B20:

+ Khối lượng riêng: γbt= 2500 daN/m3

+ Cường độ chịu nén tính toán của bê tông: Rb = 11,5 Mpa = 115 daN/cm2

+ Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông: Rbt = 0,9 Mpa = 9 daN/cm2

+ Mô đun đàn hồi: Eb= 2,7105 daN/cm2

Trang 5

cm ) 8 , 10 6 , 9 ( 6 , 3 45 40

2 , 1 l

m

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 2 GVHD: TS Trần Ngọc Long b/ Cốt thép:

- Thép AI: Φ<10(mm)

+ Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán: Rs=Rsc=225 MPa =2250 daN/cm2

+ Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: Rsw= 175 MPa = 1750 daN/cm2

+ Mô đun đàn hồi : E=2.1x106 daN/cm2

- Thép AII: Φ ≥10(mm)

+ Cường độ chịu kéo, chịu nén tính toán: Rs=Rsc=280 MPa = 2800 daN/cm2

+ Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: Rsw= 225 MPa = 2250 daN/cm2

+ Mô đun đàn hồi: E=2.1x106 daN/cm2

2/ Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn:

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

3/ Chọn kích thước chiều dày sàn:

Chiều dày bản sàn được chọn dựa theo công thức:

+ Hoạt tải tính toán: ps = ptcn = 430 1,2 = 516 (daN/m2)

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

Các lớp vật liệu

Tiêu chuẩn

(daN/m2)

n

Tính toán

Trang 6

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

qs  g0s  ps  422,6  516  938,6 (daN/m2)

Trang 7

Đồ án Kết cấu Bê tông cốt thép 2 GVHD: TS Trần Ngọc Long b/ Với sàn hành lang: Chọn D = 1,1 và m = 40  45

+ Chiều dày sàn hành lang:

 h  D  l 1,1

 2400  (66  58, 66)mm

Trang 8

shl m 1 40  45

=> Để thuận lợi cho quá trình thi công các ô sàn hành lang đều chọn chiều dày

hshl = 10 (cm) = 100 (mm)

+ Hoạt tải tính toán: phl = ptcn = 300 1,2 = 360 (daN/m2)

Bảng 2 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn hành lang

Tiêu chuẩn

(daN/m2)

n

Tính toán

+ Hoạt tải tiêu chuẩn: Theo TCVN 2737-1995 là pc = 75 (daN/m2)

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

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

Bảng 3 : Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn mái

Trang 9

Tiêu chuẩn

(daN/m2)

n

Tính toán

4/ Lựa chọn kết cấu mái:

Kết cấu mái dùng hệ mái ngói gác lên li tô, cầu phong, xà gồ, xà gồ gác lên tường thuhồi

5/ Lựa chọn tiết diện các bộ phận:

a/ Kích thước tiết diện dầm:

Trang 11

Các lớp vật liệu chuẩn TT tiêu

(daN/m 2

)

Hệ số độ tin cậy n

TT tính toán

(daN/m 2 )

- Hai lớp vữa trát, 0 = 2000daN/m3, dày 30mm 60 1.3 78

- Khối xây gạch, 0 = 1800 daN/m3, dày 220mm 396 1.1 435,6

Bảng 5: Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu tường xây 110 Các lớp vật liệu

TT tiêu chuẩn

(daN/m 2

)

Hệ số độ tin cậy n

TT tính toán

(daN/m 2 )

- Hai lớp vữa trát, 0 = 2000daN/m3, dày 30mm 60 1.3 78

- Khối xây gạch, 0 = 1800 daN/m3, dày 110mm 198 1.1 217,8

(ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng nhà ht = H)

- Lực dọc do tải trọng tường thu hồi:

Trang 12

Để kể đến ảnh hưởng của mô men ta chọn k =

 1, 3 66241  594cm2145

Vậy ta chọn sơ bộ kích thước cột bc x hc = 22 x 40cm có As = 880 cm2

* Cột trục 1:

Cột trục 1 có diện chịu tải S3 nhỏ hơn diện chịu tải của cột trục 2, để thiên về an toàn

và định hình hóa ván khuôn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục 1 (bc x hc = 22 x40cm) bằng với cột trục 2

* Cột trục 1:

Trang 13

- Diện truyền tải của cột trục 3:

Trang 16

L 

Trang 17

b/ Chiều cao của cột:

Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm, do dầm khung không thayđổi tiết diện nên ta sẽ xác định chiều cao của cột theo trục hành lang (dầm có tiết diệnnhỏ hơn)

- Xác định chiều cao của cột tầng 1:

Lựa chọn chiều cao chôn móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống (cốt -0,45m) với hm =500mm = 0,5m

Ta có sơ đồ kết cấu thể hiện hình 5

Hình 5 Sơ đồ kết cấu khung trục C

Trang 18

- Tĩnh tải sàn hành lang: ghl = 422,6 (daN/m2).

- Tĩnh tải sàn mái: gm = 371 (daN/m2) (phần sênô có gsn = gm = 371(daN/m2))

- Tường xây 220: gt2 = 513,6 (daN/m2)

- Tường xây 110: gt1 = 295,8 (daN/m2)

3.2 / Hoạt tải đơn vị:

- Hoạt tải sàn phòng học: ps = 516 (daN/m2)

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

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

4/ XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:

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

Trang 19

Bảng 6: Tính tĩnh tải tầng 2,3

TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN

TĨNH TẢI TẬP TRUNG - daN

Trang 21

 0, 98(m)

Trang 22

6200 2400

Hình 7 Sơ đồ phần tĩnh tải sàn mái

Bảng 7: Tính tĩnh tải tầng mái

TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI - daN

Trang 23

TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI - daN

Trang 24

Hình 8 Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung

5/ XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:

5.1 / Trường hợp hoạt tải 1:

Hình 9 Sơ đồ phân hoạt tải 1 – Tầng 2

Trang 26

6200 2400

Hình 11 Sơ đồ phân hoạt tải 1 – Tầng mái

Bảng 10: Tính hoạt tải 1 – tầng mái

HOẠT TẢI 1 – TẦNG MÁI

Trang 27

6200 2400

Hình 12 Trường hợp hoạt tải 1

5.2 / Trường hợp hoạt tải 2:

Hình 13 Sơ đồ phân hoạt tải 2 – Tầng 2

Trang 29

Hình 15 Sơ đồ phân hoạt tải 2 – Tầng mái

Bảng 13: Tính hoạt tải 2 – tầng mái

HOẠT TẢI 2 – TẦNG MÁI

Trang 30

5.2/ Trường hợp hoạt tải 3:

HT3 là tổng HT1 + HT2 nên khi tính toán ta cộng các giá trị lại, không cần vẽ hình minh họa

6/ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ:

Công trình được xây dựng tại khu vực có áp lực gió đơn vị: W0 = 125 daN/m2

Công trình được xây dựng ở thành phố Quy Nhơn, nên chọn địa hình dạng C

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

Trang 31

Bảng 14: Tính toán tải trọng gió

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 đầu cột Sđ, Sh với k = 0,6856

Trang 33

Hình 17.2 Trường hợp gió phải

Ta có các số liệu đầu vào (Input) và số liệu đầu ra (Output) của chương trình tính toán

Trang 34

Hình 18 Sơ đồ phần tử dầm, cột của khung

Trang 35

Hình 19.1 Sơ đồ tĩnh tải phân bố

Trang 36

Hình 19.2 Sơ đồ tĩnh tải tập trung

Trang 37

Hình 20 Sơ đồ hoạt tải 1

Trang 39

Hình 21 Sơ đồ hoạt tải 2

Trang 40

Hình 22 Tải trọng gió trái

Trang 41

Hình 23 Tải trọng gió phải

Trang 43

Hình 24 Trường hợp tĩnh tải

Trang 44

Trang 46

Trang 47

Hình 26 Trường hợp gió trái.

Trang 49

Hình 27 Trường hợp gió phải.

8/ TỔ HỢP NỘI LỰC:

Các bảng tổ hợp nội lực cho dầm và cột được trình bày như trong Bảng 15 và Bảng 16.+ Với một phần tử dầm ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 3 tiết diện (hai tiết diện ở 2 đầudầm và một tiết diện ở giữa dầm

+ Với cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện (một tiết diện chân cột và một tiếtdiện đầu cột)

9/ TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT:

Trang 50

9.1 / Tính toán cốt thép cho phần tử cột C2: b x h = 22x40

cm a/ Số liệu tính toán:

- Chiều dài tính toán: l0 = 0,7H = 0,7 x 4,4 = 3,08 m = 308 cm

- Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a’ = 2,5 cm

→ h0 = h – a = 40 – 2,5 = 37,5 cm

- Khoảng cách giữa hai trục cốt thép:

Za = h0 – a = 37,5 – 2,5 = 35 cm

Trang 51

- Độ mảnh:  l0

308

 7, 7  8 40

→ bỏ qua hệ số uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc  1

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và ghi chi tiết ở Bảng 15

Bảng 15: Các cặp nội lực bất lợi nhất cho cột C2

Ký hiệu

cặp nội

lực

Đặc điểm của cặpnội lực

M (KN.m)

N (KN)

1 |Mmax| & Ntư 74,09 576,14 12,86 1,3 12,86

2 Nmax & Mtư 72,97 651,79 11,19 1,3 11,19

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII → R  0, 623

- Giả thiết bài toán lệch tâm lớn:

Trang 53

- Sử dụng bê tông cấp độ bền B20, thép AII → R  0, 623

- Giả thiết bài toán lệch tâm lớn:

- Chiều dài tính toán: l0 = 0,7H = 0,7 x 4,4 = 3,08 m = 308 cm

- Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ: a = a’ = 2,5 cm

→ Phải xét đến hệ số uốn dọc Lấy hệ số ảnh hưởng của uốn dọc  1

- Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

Trang 54

e  max  l ; h   max  4400  220   7, 3mm  0, 73cm a  600 30   600 30 

Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và ghi chi tiết ở Bảng 16

Bảng 16: Các cặp nội lực bất lợi nhất cho cột C3

Ký hiệu

cặp nội

lực

Đặc điểm của cặpnội lực

M (KN.m)

N (KN)

2 Nmax & Mtư 9,54 167,21 5,71 0,73 5,71

Trang 56

 0, 2.e0 1, 05.h

 0, 2.5, 711, 05.2, 2  0, 32

Trang 57

- Các phần tử cột C6, C9 được bố trí giống như phần tử cột C3.

9.3 / Tính toán cốt thép đai cho cột:

- Đường kính cốt đai: φsw ≥ (φmax/4; 5mm) = (18/4; 5mm) ≥ 5mm

Thép chọn As = As’ chọn

(cm2)

Trang 58

C3, C6, C9 22x22 0,51 2Φ16 4,02

Trang 59

- Tính cốt thép cho nhịp 1-2 (Momen dương)

Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’ f = 10 cm.

Giả thiết a = 2,5 cm; h0 = h - a = 65 – 2,5 = 62,5 cm

Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn trị số sau:

+ Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc: 0,5 x (3,9 – 0,22) = 1,84 m+ 1/6 nhịp cấu kiện: 6,02/6 = 1 m

Trang 60

- Tính cốt thép cho gối 1 và gối 2 (Momen âm)

Tính theo tiết diện chữ nhật: bxh = 22x65cm

Giả thiết a = 2,5 cm; h0 = h - a = 65 – 2,5 = 62,5 cmTại gối 1 và gối 2 với M = 162,95 KN.m

0

Trang 61

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

Trang 62

- Tính cốt thép cho gối 2 (Momen âm)

- Tính cốt thép cho gối 3 (Momen âm)

+ Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc: 0,5 x (3,9 – 0,22) = 1,84 m+ 1/6 nhịp cấu kiện: 2,49/6 = 0,415 m

0

Trang 63

→ Sc = 0,415 m

Trang 65

+ Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc: 0,5 x (3,9 – 0,22) = 1,84 m+ 1/6 nhịp cấu kiện: 6,02/6 = 1 m

0

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	5,58 MB