Thiết kế chung cư cao tầng phúc an đồ án tốt nghiệp đại học

Khi tiến hành giải khung ta giải khung không gian, sau đó căn cứ vào kết quả nội lực mà tính toán và bố trí cốt thép cho khung trục 3 Đối với dầm sàn, tiết diện dầm có thể lấy là dầm tiế

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS Nguyễn Quốc Thông

Khai báo tiết diện vách

- Khai báo các trường hợp tải

Khai báo tên các trường hợp tải sẽ gán lên mô hình:

CÁC LOẠI TẢI TRỌNG

Trang 5

30 BAO Envelope(COMB1, COMB2,… COMB28, COMB29)

- Gán điều kiện biên

Gán liên kết ngàm cho điều kiện biên

Trang 6

6.6 GÁN TẢI TRỌNG VÀO MÔ HÌNH

- Tĩnh tải hoàn thiện sàn

Nhập tải trọng hoàn thiện sàn lên các sàn dạng phân bố đều lên toàn sàn

Gttt(KG)

Gt (Kn/m²)

Trang 7

Nhập hoạt tải lên sàn dạng phân bố đều lên các ô bản sàn trong mô hình

Hoạt tải mái: qhts = 0,975 (kN/m2)

- Khai báo sàn tuyệt đối cứng

Sinh viên khai báo sàn tuyệt đối cứng cho từng sàn của mô hình

Trang 8

- Khai báo tải gió tác dụng

- Khai báo hoạt tải gió theo hướng trục X

Gán hoạt tải gió tĩnh vào tâm hình học của sàn

Define Static Load Cases

Chọn hoạt tải GIOX Show Lateral Load

Trang 9

Gán lực tác dụng của thành phần gió tĩnh (GIOX) lên tâm hình học của sàn

Trang 10

Gán lực tác dụng của thành phần gió tĩnh (GIOX) lên tâm hình học của sàn

- Khai báo hoạt tải gió hướng trục Y

Gán hoạt tải gió tĩnh vào tâm hình học của sàn

Define Static Load Cases

Chọn hoạt tải GIOY Show Lateral Load

Tương tự ta gán tải cho trường hợp GIOYY

Trang 11

CHIA NHỎ CÁC PHẦN TỬ

- Chia phần tử hệ dầm

Chọn tất cả các phần tử dầm:

Assign Frame/Line Automatic Frame Subdivide

Khai báo tham số trong hộp thoại chia ảo dầm

- Chia phần tử hệ sàn

Chọn tất cả các phần tử sàn:

Assign Shell/Area Area Object Mesh Options

Khai báo tham số trong hộp thoại chia ảo vách

- Liên kết điểm chia của sàn vào dầm

Chọn tất cả các phần tử dầm và sàn:

Assign Shell/Area Auto Line Constraint

Trang 12

Khai báo tham số trong hộp thoại

6.7 SƠ ĐỒ CÁC NỘI LỰC XUẤT KHUNG TRỤC 3

Mặt bằng thứ tự tên dầm, cột được gán trong Etab

(Tầng điển hình)

Trang 13

Biểu đồ bao moment 3-3 dầm khung trục 3 trong Etab

Trang 14

Biểu đồ bao moment 2-2dầm khung trục 3 trong Etab

Trang 15

Lực dọc trong cột của tổ hợp combo BAO khung trục 3

Trang 16

Lực cắt combo bao khung trục 3

Trang 17

6.8 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ THÉP CHO DẦM KHUNG TRỤC 3

6.8.1 Chọn vật liệu

Bê tông cấp độ bền B25 có Rb = 14.5 MPa, Rbt = 1.05MPa, E = 27x103 Mpa

Cốt thép: d< 10, nhóm CI có Rs = 225 MPa, Rsw = 125 MPa, E = 21x104 Mpa

d 10, nhóm CII có Rs = 280 MPa, Rsc = 280 MPa, E = 21x104 Mpa

do Etabs xuất ra để tính thép cho cấu kiện của khung trục 3

Mặt khác, khi giải theo sơ đồ khung không gian ta xét được khả năng làm việc đồng thời của khung, lõi khi chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang

Khi tiến hành giải khung ta giải khung không gian, sau đó căn cứ vào kết quả nội lực mà tính toán và bố trí cốt thép cho khung trục 3

Đối với dầm sàn, tiết diện dầm có thể lấy là dầm tiết diện chữ T Tuy nhiên thiên về

an toàn, sinh viên chọn tiết diện dầm sàn là tiết diện chữ nhật (tiết diện dầm chọn sơ bộ)

để tính toán cốt thép bố trí cho dầm sàn

Có 2 cách tính toán cốt thép cho cấu kiện chịu uốn:

Tính toán cốt thép cho cấu kiện đặt cốt đơn: Khi tính toán cốt thép cho cấu kiện

không kể đến khả năng chịu nén của phần cốt thép trong vùng chịu nén của tiết diện Nên khi bố trí cốt thép cho cấu kiện, phần tiết diện cốt thép As (tiết diện cốt thép tính toán) sẽ được đặt trong vùng chịu kéo, trong vùng chịu nén cốt thép đặt theo cấu tạo

Tính toán cốt thép cho cấu kiện đặt cốt kép: Khi tính toán cốt thép chịu kéo cho cấu kiện có kể đến khả năng chịu nén của cốt thép bố trí trong vùng nén của tiết diện Nên khi bố trí cốt thép cho cấu kiện, phần tiết diện cốt thép As (tiết diện cốt thép tính toán

phần chịu kéo) sẽ được đặt trong vùng chịu kéo, phần tiết diện cốt thép A’ (tiết diện cốt thép tính toán phần chịu nén) sẽ được đặt trong vùng chịu nén

Trong đồ án, sinh viên chọn cách tính cốt đơn để tính toán cốt thép chịu kéo

- Lọc nội lực (moment) để tính toán cốt thép chịu kéo bố trí cho dầm

Chọn bảng nội lực xuất ra theo tổ hợp bao để tính toán:

Trong đó:

Trang 18

Lấy nội lực lớn nhất (moment dương ở bụng) trên dầm để tính toán cốt thép chịu kéo tại vị trí bụng dầm;

Lấy nội lực nhỏ (moment âm trên gối) tại 2 gối dầm để tính toán cốt thép chịu kéo tại vị trí gối dầm

- Lọc nội lực (lực cắt) để tính toán cốt đai

Chọn bảng nội lực xuất ra theo tổ hợp bao để tính toán:

Trong đó:

Lấy nội lực (lực cắt) trên 2 gối dầm để tính toán cốt đai;

Lấy nội lực (lực cắt) tại vị trí có dầm phụ gác lên để tính toán cốt đai, nếu lực cắt quá lớn cần tính toán cốt xiên;

- Số liệu tính toán cốt thép dầm khung trục 3

Quan sát biểu đồ nội lực ta có thể nhận thấy moment bao2 phía của dầm khung trục

3 là gần như đối xứng nhau, sự chênh lệt lực trong khung là không đáng kể vì vậy khi thiết kế dầm cho khung trục 3 ta có thể lấy cặp nội lực max một bên của khung để thiết

kế và bố trí cốt thép cho cụ thể ta thiết kế các dầm có kí hiệu B58, B34, B50

6.8.3 Tính cốt thép chịu kéo cho tiết diện

Sau khi lọc lấy nội lực cần tính toán cốt thép chịu cho tiết diện Tiến hành tính toán cốt thép chịu kéo cho tiết diện:

2 0

Trang 19

BẢNG TÍNH THÉP DỌC DẦM B58 KHUNG 3

Tầng Vị

trí

b (m)

h (m)

a = a' (m)

M (KNm) am x

As(cm²) Chọn thép

As(cm²)

mct(%)

9

Gối 0.3 0.6 0.05 83.55 0.063 0.065 560 3θ20 942.6 0.57 Nhịp 0.3 0.6 0.05 107.96 0.082 0.085 732 2θ20+1θ18 882.9 0.54 Gối 0.3 0.6 0.05 130.69 0.099 0.104 895 3θ20 942.6 0.57

8

Gối 0.3 0.6 0.05 145.11 0.11 0.117 1000 2θ20+2θ22 1388.6 0.84 Nhịp 0.3 0.6 0.05 130.15 0.098 0.104 891 3θ20 942.6 0.57 Gối 0.3 0.6 0.05 178.82 0.135 0.146 1253 2θ20+2θ22 1388.6 0.84

7

6

5

Gối 0.3 0.6 0.05 139.71 0.106 0.112 961 2θ20+2θ22 1388.6 0.84 Nhịp 0.3 0.6 0.05 128.96 0.098 0.103 883 2θ18+1θ22 890 0.54 Gối 0.3 0.6 0.05 176.37 0.134 0.144 1234 2θ20+2θ22 1388.6 0.84

4

3

2

1

TRỆT

Trang 20

8

Gối B50 0.3 0.6 0.05 31.06 0.023604 0.023889 204.1265 4θ20 628.4 0.76 Nhịp B50 0.3 0.6 0.05 73.9 0.05616 0.057833 494.1594 2θ20 628.4 0.38 Gối B50 0.3 0.6 0.05 165.37 0.125673 0.134752 1151.409 4θ20 628.4 0.76

7

6

5

Gối B50 0.3 0.6 0.05 14.13 0.010738 0.010796 92.25124 2θ18+2θ20 1137 0.69 Nhịp B50 0.3 0.6 0.05 65.61 0.04986 0.05117 437.2253 2θ18 509 0.34 Gối B50 0.3 0.6 0.05 143.53 0.109076 0.115778 989.2815 2θ18+2θ20 1137 0.69

4

3

2

1

Gối B50 0.3 0.6 0.05 42.84 0.032556 0.033104 282.8638 2θ18+2θ20 1137 0.69 Nhịp B50 0.3 0.6 0.05 63.34 0.048135 0.049353 421.7049 2θ18 509 0.34 Gối B50 0.3 0.6 0.05 104.13 0.079134 0.08254 705.2756 2θ18+2θ20 1137 0.69 TRỆT Gối B50 0.3 0.6 0.05 58.37 0.044358 0.045388 387.8274 2θ18+2θ20 1137 0.69

Trang 21

Nhịp B50 0.3 0.6 0.05 61.68 0.046874 0.048027 410.374 2θ18 509 0.34 Gối B50 0.3 0.6 0.05 90.46 0.068745 0.071286 609.1132 2θ18+2θ20 1137 0.69

8

7

6

5

4

3

2

1 Gối B29 0.3 0.6 0.05 79.11 0.06012 0.062044 530.1477 2θ18+2θ20 1137 0.69

Trang 22

Nhịp B29 0.3 0.6 0.05 32.76 0.024896 0.025214 215.4434 2θ18 509 0.34 Gối B29 0.3 0.6 0.05 79.85 0.060682 0.062644 535.2723 2θ18+2θ20 1137 0.69

TRỆT

6.8.4 Tính cốt đai cho tất cả các dầm khung

Tính toán cốt đai cho vị trí dầm có lực cắt lớn nhất và bố trí cho tất cả các dầm trong khung trục 3A

Lực cắt lớn nhất để tính cốt đai Qmax=156.72(kN) Chọn đai  2

w

  , đai hai nhánh n=2 Tính cốt đai theo tính toán

Khoảng cách cấu tạo cốt đai

Đối với đoạn dầm gần gối tựa

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính

Trang 23

730.10

Kết luận: cốt đai thỏa điều kiện chịu lực

Kiểm tra điều kiện đặt cốt xiên

Khả năng chịu lực của cốt đai

w

225 2 50.3

150.9( / )150

Do Qsw Qmax nên không cần tính cốt xiên, cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt

=> Vậy chọn  8 150 a cho đoạn ¼ nhịp và  8 200 a cho đoạn giữa nhịp

Trang 24

Tùy theo tương quan giữa giá trị M ; Mx1 y1 với kích thước các cạnh mà đưa về tính toán theo phương X hoặc phương Y Điều kiện kí hiệu theo bảng sau:

Mô hình Theo phương x Theo phương y

MM

Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng:

ll

Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán

Trường hợp 1 Nén lệch tâm rất bé khi 0

0

e

ε = 0,03

h  tính toán gần như nén đúng tâm

Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm e:

Trang 25

γ N

- R bhφ

h Tính toán theo trường hợp nén lệch

tâm bé Xác định chiều cao vùng nén x như sau:

h , tính toán theo lệch tâm lớn

Tính Ast theo công thức sau:

Trang 26

Cặp 1: Nmax , Mxtư và Mytư

Cặp 1: Mxmax , Mytư và Ntư

Cặp 3: Mymax , Mxtư và Ntư

Để lựa chọn cốt thép bố trí cho cột thì ta tiến hành tính toán cốt thép cho cả 3 cặp nội lực, sau đó so sánh xem cặp nào có yêu cầu về cốt thép lớn nhất thì ta sẽ dùng cặp nội lực đó bố trí cho cột

Trang 28

Bảng bố trí cốt thép dọc cho cột C1:

Tầng N

(kN)

Mx (kNm)

My (kNm)

Cx (mm)

Cy (mm)

l (m)

Phương Trường

hợp tải

Chọn thép

As Chọn (mm2)

 (%)

Trang 29

Bảng bố trí cốt thép dọc cho cột C2:

Tầng N

(kN)

Mx (kNm)

My (kNm)

Cx (mm)

Cy (mm)

l (m)

Phương Trường

hợp tải

Chọn thép

As Chọn (mm2)

 (%)

HAM 570.36 1.497 0.941 600 800 3.2 PX COM1 12θ25 5890 1.2 TRET 507.48 15.329 8.427 600 800 3.2 PX COM13 12θ25 5890 1.2 T1 453.58 15.179 9.138 600 800 3.8 PX COM1 12θ25 5890 1.2

T2 392.92 15.02 9.197 500 700 3.8 PX COM1 14 θ22 5321 1.5

T3 333.1 15.753 11.532 500 700 3.8 PX COM1 14 θ 22 5321 1.5 T4 273.68 16.871 12.819 500 700 3.8 PX COM1 14 θ 22 5321 1.5 T5 214.61 12.083 10.504 400 600 3.8 PX COM1 12θ22 4561 1.9 T6 143.79 14.841 13.524 400 600 3.8 PX COM18 12θ22 4561 1.9 T7 93.57 14.042 13.459 400 600 3.8 PX COM2 12θ22 4561 1.9 T8 33.1 13.932 12.07 400 600 3.8 PX COM1 12θ22 4561 1.9

Trang 30

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng

6.9.3 Tính cốt đai

Tính cốt đai cho cột ta chọn tổ hợp nội lực cĩ lực cắt nguy hiểm nhất bố trí cốt đai

cho cột ứng với từng tiết diện cột được cho trong bảng dưới

Thỏa điều kiện n  0,5

Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai :

Qb = φ 1+ φ R b.hb3 n b o  0,6.(1 + 0,017).11,5.400.550

= 1543KN

Q = 103,86 kN < Qb = 1543 kN

Theo kết quả tính tốn ta được Qb > Q vì vậy cột đã đủ khả năng chiu cắt nên

ta chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo, ađ  đdọc min, đường kính cốt thép đai

đai 0,25 dọc max

Chọn 8a = 200

Cốt đai chịu cắt8 (Asw = 50,3 mm2)

Số nhánh cốt đai n = 2

Trang 31

Kiểm tra điều kiện :

Kết luận: Cột đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.Và ta tiến hành bố trí cốt đai

8a = 200 cho phần tử cột cĩ tiết diện 400x600 từ dưới lên trên, tại những chỗ nối cốt thép dọc ta bố trí cốt đai với khoảng cách khơng quá 8dọc minvà = 100

6.9.3.2 Tính tốn cốt đai cho phần tử cột cĩ tiết diện 50x70

Thỏa điều kiện n  0,5

Trang 32

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS Nguyễn Quốc Thơng

6.9.3.3 Tính tốn cốt đai cho phần tử cột cĩ tiết diện 60x80

Thỏa điều kiện n 0,5

Qb = φb31+ φ R b.hn b o  0.6(1 + 0.08)11.5x600x750

= 3353 KN

Q = 79.51kN < Qb = 3353 kN

Trang 33

Theo kết quả tính tốn ta được Qb > Q vì vậy cột đã đủ khả năng chiu cắt nên

ta chỉ cần đặt cốt đai theo cấu tạo, ađ  đdọc min, đường kính cốt thép đai

đai 0,25 dọc max

Trang 34

6.10.2 Lý thyết tính toán

Tổng quát nhất, trên mặt cắt vuông góc trục vách có đầy đủ 5 thành phần nội lực:

N, MX, MY, QX, QY Khả năng chịu lực của vách phụ thuộc cùng lúc vào tất cả các thành phần nội lực trên Tuy nhiên, việc tính toán đồng thời như vậy tốn rất nhiều công sức, không phù hợp với tính toán thực hành Các tiêu chuẩn đa số đều tách riêng moment và lực cắt trong tính toán Moment uốn và lực cắt theo phương mảnh của vách có giá trị không đáng kể, thường được bỏ qua trong tính toán (do cốt thép cấu tạo chịu)

Bài toán thiết kế vách bê tông cốt thép không được quy định riêng trong tiêu chuẩn

bê tông cốt thép hiện hành của Việt Nam Có thể áp dụng những quy định tính toán cột (cấu kiện chịu nén uốn) để tính toán cốt thép thẳng đứng cho vách và những quy định tính toán khả năng chịu lực trên tiết diện nghiêng như dầm và cột để tính cốt thép ngang cho vách Tuy nhiên, việc tính toán như vậy chưa phản ánh tốt sự làm việc của vách - cấu kiện dạng tấm Để tính cốt thép dọc cho vách, có thể nêu 3 phương pháp thường dùng hiện nay:

- Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

- Phương pháp giả thiết vùng biên chịu mô men

- Phương pháp biểu đồ tương tác

Trong đồ án này, sinh viên thực hiện bài toán thiết kế thép vách theo phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

Cơ sở lý thuyết tính toán thép vách theo phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi (Tiêu chuẩn ACI - UBC)

SỐ HIỆU VÁCH CỨNG : Vách V1

BỀ MẶT VÁCH CỨNG : Song song OX

PHƯƠNG PHÁP TÍNH : Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi

TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG : ACI - UBC

Theo phương pháp này cặp nội lực dùng cho thiết kế vách là cặp nội lực sau:

Lực dọc tổng cộng N tác dụng vào vách đang xét

Lực cắt tổng cộng tác dụng vào vách có phương song song với bề mặt vách

Nếu vách có bề mặt song song với mặt phẳng OX thì đó là Qx

Nếu vách có bề mặt song song với mặt phẳng OY thì đó là Qy

Moment tổng cộng tác dụng vào vách có phơng tác dụng song song bề mặt vách Nếu vách có bề mặt song song với mặt phẳng OX thì đó là My (M3)

Nếu vách có bề mặt song song với mặt phẳng OY thì đó là Mx (M2)

Trang 35

Các công thức tính toán vách:

Tính toán vách chịu moment uốn và lực dọc

Tính toán cốt thép dọc vách:(theo UBC)

Tải trọng đứng quy đổi thành cặp nội lực PL và PR tác dụng ở 2 vùng biên



st y

P

A =

f

Trong đó : Φ = 0,9 là hệ số giảm độ bền khi chịu uốn

Nếu P chịu lực nén thì cho P = ΦPn(max)

A =

f 0,85f

c g c

Nếu tính toán cốt thép chịu nén Asc có giá trị âm thì theo tính toán không cần cốt thép chịu

nén Tuy nhiên cần phải bố trí cốt thép theo cấu tạo hàm lượng cốt thép chịu nén và chịu kéo

trong vùng biên h, B cần chọn cho hợp lý để tránh sự tập trung cốt thép quá nhiều

Nếu giá trị Ast và Asc nằm trong vùng giới hạn cho phép thì việc thiết kế xem như đạt yêu

cầu còn không thì tăng B lên và tính lại PL và PR quá trình tính lặp đi lặp lại sao cho Ast và Asc

nằm trong hàm lượng cho phép

Trang 36

- Tính toán cốt thép ngang vách: ( theo ACI)

Độ bền danh nghĩa của bê tông theo lực cắt lấy giá trị nhỏ hơn trong 2 biểu thức sau:

Trong đó:

h : bề dày tiết diện vách đang xét

lw : chiều dài tiết diện vách đang xét

d = 0,8.lw : chiều cao làm việc của tiết diện

f’c : độ bền của bê tông khi nén

Khi Q ≤ 0,85Vc/2 thì đặc cốt thép ngang theo cấu tạo

Diện tích cốt thép ngang và cốt thép đứng lần lượt không được nhỏ hơn 0,0025 và 0,0015 lần tiết diện của bê tông Hàm lượng trên có thể giảm xuống là 0,002 và 0,0012 nếu cốt thép có đường kính không lớn hơn 5/8 in hoặc 15,6 mm

Khi Q > 0,85Vc/2 thì diện tích cốt thép ngang đặc theo công thức:

Độ bền danh nghĩa của cốt thép ngang theo lực cắt được tính toán tương tự như dầm:



2

.fy.

v s

Trang 37

d=0.8lw=2480 b=500

Trang 38

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng GVHD: TS Nguyễn Quốc Thông 6.10.3 Tính thép cho vách

Trang 39

V1 TẦNG 1 COMB15 296.46 9.7493 0.005 V1 TẦNG 1 COMB6 268.35 -1.632 -4.997 V1 TẦNG 1 COMB10 249.42 -16.466 -5.217 V1 TẦNG 1 COMB15 269.05 21.3385 5.871 V1 TẦNG 1 COMB1 248.84 35.6452 5.903 V1 TẦNG 1 COMB7 239.82 9.5806 0.575 V1 TẦNG 1 COMB11 201.83 9.2756 0.49 V1 TẦNG 1 COMB6 297.58 10.1258 0.299 V1 TẦNG 1 COMB7 296.44 9.9038 0.196 V1 TẦNG 1 COMB17 281.15 -2.3027 -5.089 V1 TẦNG 1 COMB13 261 -17.3 -5.308 V1 TẦNG 1 COMB9 281.85 20.6678 5.778 V1 TẦNG 1 COMB5 260.42 34.8114 5.811 V1 TẦNG 1 COMB17 252.62 8.9099 0.482 V1 TẦNG 1 COMB9 213.41 8.4419 0.398 V1 TẦNG 1 COMB13 310.38 9.4551 0.207 V1 TẦNG 1 COMB5 308.01 9.07 0.105

Xét một số cặp nội lực điển hình :

Cặp 1 :

Vách Tầng Load case N - Ton My -

T.m Qx - T V1 Tầng 1 COMB5 308.01 9.07 0.105

Trang 40

Dặt cốt thép theo cấu tạo

- Tính cốt thép ngang vách : Biểu thức 1:

v¸ch

TÇng v¸ch Load case N - Ton

My - T.m Qx - T V1 STORY1 COMB3 237.26 39.2196 6.422

cm

Định dạng
Số trang	199
Dung lượng	3,06 MB