Đồ án bê tông cốt thép 2.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Trang 1_ LI TÔ GỖ NHÓ M 4:30*30
_ CẦU PHONG GỖ NHÓ M 4:40*60,A=500
_ XÀ GỒ GỖ NHÓ M 4:80*160
_ LỚ P VỮ A CHỐ NG THẤM DÀ Y 30 MÁ C 100*
_ SÀ N BTCT
_ VỮ A TRÁ T TRẦN MÁ C 75*
CẤ U TẠO MÁ I M
_ LỚ P SƠN C HỐ NG THẤ M
_ LỚ P VỮ A CHỐ NG THẤM DÀ Y 30 MÁ C 100* TẠO DỐ C
_ SÀ N BTCT
_ VỮ A TRÁ T TRẦN MÁ C 75*
CẤ U TẠO SÊ NÔ SN
_ LÁ T GẠCH C ERAMIC C HỐ NG TRƯỢT 400*400
_ VỮ A LÓ T MÁ C 50*
_ SÀ N BTCT DÀ Y 100 MÁ C 200*
_ VỮ A TRÁ T TRẦN MÁ C 75*
CẤ U TẠO SÀ N S
_ LÁ T GẠCH C ERAMIC C HỐ NG TRƯỢT 400*400
_ VỮ A LÓ T MÁ C 50*
_ BÊ TÔ NG ĐÁ 4*6 MÁ C 50* DÀ Y 100
_ CÁ T ĐẮP ĐẦ M CHẶT
ĐẤT TỰ NHIÊ N
CẤ U TẠO NỀN N
MẶT CẮT A-A
SN
Hình 1 Mặt cắt A-A
Trang 3Địa điểm xây dựng : TP Quy Nhơn
I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
+ Nếu thì dùng thép AII có : Rs=Rsc=280 MPa
1.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn
Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối,không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột
1.3 Chọn kích thước chiều dày sàn
Chiều dày sàn được chọn theo công thức:
phụ thuộc vào tải trọng, tải trọng lớn thì D lớn và ngược lại
Bản loại dầm lấy
Bản kê bốn cạnh lấy
Với sàn trong phòng học:
- Hoạt tải tính toán : ps=pc.n=200.1,2=240 (daN/m2)
- Tĩnh tải tính toán ( chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Trang 4Bảng 1 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn
Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n Tính toán
Do không có tường xây trực tiếp trên sàn nên tĩnh tải tính toán: g0= 147,6 (daN/m2)
Vì vậy tải trọng phân bố tính toán trên sàn phòng học là:
Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phòng học
gs = g0 + = 147,6 + 2500.0,1.1,1 = 422,6 (daN/m2)
+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn trong phòng học
qs = ps + gs = 240 + 422,6 = 662,6 (daN/m2)
Trang 5+ Hoạt tải tính toán : phl = pc.n = 300.1,2 = 360 (daN/m2).
+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Vậy nếu kể cả tải trọng bản thân sàn BTCT thì
+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn hành lang
ghl = g0 + = 147,6+ 2500.0,07.1,1 = 340,1 (daN/m2)
+ Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn hành lang
qhl = ghl + phl = 340,1 + 360 = 700,1 (daN/m2)
Với sàn mái
+ Hoạt tải tính toán : pm = pc 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.
Trang 6 Với sàn sê nô
+ Hoạt tải tính toán : psn = pc n =75.1,3 = 97,5 (daN/m2)
+ Tĩnh tải tính toán (chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT)
Bảng 3 Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn sê nô.
Do tải trọng trên sê nô nhỏ nên chiều dày ô sàn bé
Ta chọn chiều dày sàn sê nô là: hs4 =8 (cm)
Trang 7+ Tĩnh tải tính toán của ô sàn sê nô
gsn = g0 + + Tổng tải trọng phân bố tính toán trên sàn sê nô :
qsn = psn + gsn = 97,5 + 350 = 447,5 (daN/m2)
1.4 Lựa chọn kết cấu mái
Kết cấu mái dùng hệ mái ngói gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi
1.5 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận
Kích thước tiết diện dầm
Trang 8Nhịp dầm L= B = 3,9 m
hdn=Chọn chiều cao dầm dọc nhà : hdn = 350 (mm) =0,35 (m)
Kích thước tiết diện cột
Diện tích tiết diện cột xác định theo công thức
a Cột trục C
+ Diện tích truyền tải của cột trục C.
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn
+ Lực dọc do tải trọng tường ngăn dày 200 mm
(ở đây lấy sơ bộ chiều cao tường bằng chiều cao tầng nhà ht = Ht )
+ Lực dọc do tường thu hồi dày 110mm
Trang 9+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái
+ Lực tập trung do dầm truyền vào:
+ Với nhà bốn tầng có ba sàn học và một sàn mái nên ta có tổng lực dọc là:
Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k=1,1
c.Cột trục B
+ Diện tích truyền tải của cột trục B (hình 3).
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn hành lang
+ Lực dọc do tải trọng lang can ( tường lang can dày 110mm )
( ở đây lấy sơ bộ chiều cao lan can bằng 1 m)
+ Lực dọc do tường thu hồi
+ Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn mái
Trang 10+ Lực tập trung do dầm truyền vào:
Với nhà 4 tầng có ba sàn hành lang và một sàn mái nên tổng lực dọc là:
+ Do cột trục B ở vị trí biên chịu nén lệch tâm lớn nên khi kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k =1,3
Diện tích A khá nhỏ nên chọn kích thước cột B là :
bcxhc =25x25 cm có A = 625 (cm2) > 231 (cm2) + Cột trục D và cột truc C có kích thước
- bcxhc = 25x40 (cm) cho cột tầng 1,2,3 và tầng 4
+ Cột trục B có kích thước bcxhc = 25x25 (cm) từ cột tầng 1 đến tầng 4
3900
Trang 11Hình 3: Diện tích chịu tải của cột.
II SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN KHUNG PHẰNG
1 Sơ đồ hình học
D
CB
Trang 12C25x40 C25x40 C25x40 C25x40
Trang 13Chiều cao của cột lấy bằng khoảng cách giữa các trục dầm Do dầm khung thay
đổi tiết diện nên 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 – 0,6 m ) trở xuống :
Trang 14Ta có sơ đồ kết cấu được thể hiện như hình
Hình 5 S đ k t c u khung ngang ơ ồ ế ấ III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ
25x30
D- 25x25
25x25
25x25
C-C-25x25
25x60
25x60
25x60
D- 25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
25x40
C-6300
CB
A
2500
25x30
25x30
25x30
Trang 15Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình chữ nhật.
b Với ô sàn hành lang, kích thước 2,5 x 3,9 (m)
- Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để qui đổi sang dạng tải phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số
Trang 16- Do tỉ lệ kích thước giữa hai cạnh ô sàn nên đây là bản kê bốn cạnh làm việc theo hai phương
V XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG
+ Tải trọng bản thân của các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính
+ Việc tính toán tải trọng vào khung được thể hiện theo hai cách :
- Cách 1: chưa quy đổi tải trọng
- Cách 2: quy đổi tải trọng thành phân bố đều
Trang 17TĨNH TẢI PHÂN BỐ - daN/m
Cộng và làm tròn
1422
1294 2716
TĨNH TẢI TẬP TRUNG - daN/m
1 Do trọng lượng bản thân dầm dọc 0,25x0,35
2 Do trọng lượng tường xây trên dầm dọc cao
3,6-0,35=3,25(m) với hệ số giảm lỗ cữa là 0,7
Trang 181 Giống như mục 1,2,3 của G D đã tính ở trên 6550
2 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào
2 Do trọng lượng sàn hành lang truyền vào (đã tính ở trên) 966
Do lan can xây tường 110 cao 1000 mm truyền vào
g=340,1
xê nô g=350
Hình 7 Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái.
Trang 19Để tính toán tải trọng tĩnh tải phân bố đều trên mái, trước hết ta phải xác định kích thước của tường thu hồi xây trên mái.
Dựa và mặt cắt kiến trúc, ta có diện tích tường thu hồi xây trên nhịp CD là:
St1= 8,495 (m2)Như vậy nếu coi tải trọng tường phân bố đều trên nhịp CD thì tường có độ cao trung bình là
ht1 = St1/L2 = 8,84/(6,3 + 0,25) = 1,3 (m)
Tính toán tương tự cho nhịp BC, trong đoạn này tường có chiều cao trung bình bằng:
ht2 = St2/L1= 1,702/2,5=0,681 (m)
TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI - daN/m
TĨNH TẢI PHÂN BỐ TRÊN MÁI - daN/m
963×0,625 Cộng và làm tròn
165,76
60
2
Trang 20TĨNH TẢI TẬP TRUNG TRÊN MÁI - daN/m
1 Giống như mục 1,2 của G Dm đã tính ở trên 2363
2 Do trọng lượng ô sàn nhỏ truyền vào (đã tính ở trên) 727
3 Giống như mục 3,4 của G Dm đã tính ở trên 1571
Trang 22V XÁC ĐỊNH HOẠT TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG:
1 Trường hợp hoạt tải 1:
Trang 25HOẠT TẢI 1 – TẦNG MÁI
Sàn tầng mái
P 2ml (daN)
97,5x2,5=243,7 Đổi ra phân bố đều với : k=0,625 243,7 x 0,625 = 152
152
Trang 262 Trường hợp hoạt tải 2:
hoặc sàn tầng 4
P 1 (daN/m)
Do tải trọng từ sàn truyền vào dưới dạng hình thang với tung độ lớn nhất:
360x 2,5= 900 Đổi ra phân bố đề với : k = 0,625
P Bll = P Cll (daN)
Do tải trọng từ sàn truyền vào:
Trang 28Hình 14 Sơ đồ phân hoạt tải 2 – Tầng mái.
HOẠT TẢI 2 – TẦNG MÁI
Trang 32VI XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ:
Công trình xây dựng tại thành phố Quy Nhơn, thuộc vùng gió III.B có áp lực gió đơn vị: W0 =125(daN/m2) Công trình được xây dựng trong thành phố bị che chắn mạnh nên có dạng địa hình C
Công trình cao dưới 40 m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức :
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 ở đầu cột Sđ,Sh với k= 1,084
Trang 33Tỷ số
Nội suy có Ce1 = -0,77; Ce2 = -0,71
Trị số S tính theo công thức:
S= nkW0B∑Cihi = 1,2 1,084 125 3,9 ∑Cihi =634∑Cihi+ Phía gió đẩy:
Trang 344.47 5.07 5.07
3.36
3.36 3.80 3.80
Trang 35Hình 17 S đ gió trái tác d ng vào khung ơ ồ ụ
3.36
3.36 3.80 3.80
4.47
4.47 5.07
5.07
Hình 18 S đ gió ph i tác d ng vào khung ơ ồ ả ụ
Trang 36VII XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính toán nội lực cho khung
Chú ý khi khai báo tải trọng với trường hợp tĩnh tải phải kể đến trọng lượng bản than của kết cấu, nhân hệ số vượt tải là 1,1
VIII T H P N I L C: Ổ Ợ Ộ Ự
Các bảng tổ hợp nội lực của dầm và cột được trình bày ở các bảng phía dưới
+ Với các phần tử dầm: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho ba tiết diện (hai tiết diện đầu dầm và một tiết diện giữa dầm)
+ Với cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho hai tiết diện (một tiết diện chân cột và một tiết diện đỉnh cột)
Trong khung ta sẽ liệt kê các tổ hợp nội lực có thể có, như vậy các tổ hợp sẽ là:TH1=ADD (TT; HT1)
Trang 3713 15 17 19
Hình 19 S đ ph n t d m, c t c a khung ơ ồ ầ ử ầ ộ ủ
Trang 38-103.28 81.94
-82.68 62.55 -61.48
Trang 47Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực nguy hiểm nhất cho dầm.
+ Gối C: MC = -219,47 (kN.m) ; Momen dương MC = 0
+ Gối D: MD = -220,58(kN.m) ; Momen dương MD = 0
+ Nhịp CD: MCD = 107,81(kN.m) ; Momen âm MCD = 0
Trang 48Do hai gối có mômen gần bằng nhau nên ta lấy giá trị mômen lớn hơn để tính cốt thép chung cho cả hai.
+ Tính cốt thép cho gối C và D ( momen âm)
Tính theo tiết diện hình chữ nhật bxh = 25x60 cm
Giả thuyết a=4 (cm)
h0 = 60 -4=56 (cm)Tại gối C và D, với M= 220,58(kN.m)
Có m<R = 0,429
⟹
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
+ Tính cốt thép cho nhịp CD (momen dương)
Tính theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h’f=10 (cm)
Giả thuyết a=4 (cm) h0= 60-4=56 (cm)
Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn các trị số sau:
- Một nửa khoảng cách thông thủy giữa các sườn dọc:
D14
Trang 49 Tính cốt thép cho gối C (momen âm)
Tính theo tiết diện hình chữ nhật bxh = 25x30 cm
Giả thuyết a=4 (cm)
h0 = 30 -4= 26 (cm)Tại gối C, với M= -52,94 (kN.m)
Có m<R = 0,429
Trang 50Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Tính cốt thép cho gối B (momen âm):
Tính theo tiết diện hình chữ nhật bxh = 25x30 cm
Tại gối B, với M= -44,66 (kN.m)
Giá trị độ vươn của cánh Sc lấy bé hơn các giá trị sau:
- Một nửa khoảng cách thông thuỷ giữa các sườn dọc:
- 1/6 nhịp cấu kiện:
.Tính:
Trang 51Ta thấy: => trục trung hoà đi qua cánh.
Các giá trị:
Có
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Lượng thép này quá nhỏ nên ta sẽ bố trí cốt thép theo yêu cầu cấu tạo
µ (%) Chọn thép
Dầm 13
Gối B và gối C 52,94 25x25 0,27 0,84 8,68 1,34
Nhịp BC 4,52 109x30 0,002 0,99 0,65 0,1 Dầm 14 Gối C và gối D 220,58 25x60 0,25 0,86 16,41 1,27
Trang 53a Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 14 (tầng 2, phịp CD): bxh = 25x60 cm
+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm
Rsw = 175 MPa= 1750(daN/cm2); Es = 2,1.105 (MPa)
+ Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với
( với g01 là trọng lượng bản thân dầm 14)
⟹ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính
+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai
Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên n = 0
⟹Q > Qbmin⟹ Cần phải đặt cốt đai chịu cắt
+ Xác định giá trị:
Do dầm có phần cánh nằm trong vùng kéo f =0
+ Xác định Qb1:
Trang 55⟹ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính.
b Tính toán cốt thép đai cho phần tử dầm 16,18,20:
Ta thấy trong các dầm nhịp CD thì dầm 14 có lực cắt lớn nhất , dầm
14 được bố trí cốt đai theo cấu tạo nên ta chọn cốt đai theo cho toàn
bộ các dầm 16,18,20
d Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 13 (tầng 2, nhịp BC): bxh = 25x30 cm
+ Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra lực cắt nguy hiểm nhất cho dầm
Q = 49,31 (kN)
+ Dầm chịu tải trọng tính toán phân bố đều với
( với g02 là trọng lượng bản thân dầm 13)
Trang 56Do chưa bố trí cốt thép đai nên ta giả thuyết w1b1 =1.
Ta có:
⟹ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính
+ Kiểm tra sự cần thiết phải đặt cốt đai
Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên n = 0
⟹ ⟹Đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo
⟹ Dầm đủ khả năng chịu ứng suất nén chính
d Tính toán cốt đai cho phần tử dầm 15, 17, 19: bxh = 25x30 cm
Tương tự tính toán dầm 13, ta bố trí thép đai 6a150 cho các phần tử dầm 15, 17, 19
Trang 57Chiều dài tính toán l0 = 0,7H = 0,7 4,55= 3,18 (m) = 318 (cm).
Giả thuyết a = a’ = 4 cm ⟹ h0 = h-a = 40-4 = 36 (cm);
Za = ho –a = 36 - 4 = 32 (cm)
Độ mảnh λh = l0/h = 318/40 = 7,95 > 4
⟹ Xét ảnh hưởng của hệ số uốn dọc
Độ lệch tâm ngẫu nhiên
Trang 58Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực và được ghi chi tiết ở bảng sau.
M(kN.m)
N(kN)
e1 = M/N(mm)
ea(cm)
e0= max(e1,ea)(cm)
Trang 59với l0 = 294 cm
Eb = 27 103 Mpa = 270x103 (daN/cm2)Mômen quán tính của tiết diện
(cm4)Giả thiết
cm4
;
Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm
Với bê tông cốt thép thường:
Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn:
với y = 0,5h = 0,5 0,4 = 0,2 m
với bêtông nặngLực dọc tới hạn được xác định theo công thức:
(daN)
Trang 60Nghiệm của phương trình:
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Trang 61Chiều dài tính toán l0 = 0,7H = 0,7 4,55= 3,185 (m) = 318 (cm).
Giả thuyết a = a’ = 4 cm ⟹ h0 = h-a = 25 - 4 =21 (cm);
Za = ho –a = 21 - 4 =17 (cm)
Độ mảnh λh = l0/h = 318/25 = 12,72> 4
⟹ Xét ảnh hưởng của hệ số uốn dọc
Độ lệch tâm ngẫu nhiên
Nội lực được chọn từ bảng tổ hợp nội lực cột 8 và được ghi chi tiết ở bảng sau
M(kN.m)
N(kN)
e1 = M/N(mm)
ea(mm)
e0= max(e1,ea)(cm)
Trang 62
Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm
Trang 63Với bê tông cốt thép thường:
Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn:
với y = 0,5h = 0,5 0,25 = 0,125 m
với bêtông nặngLực dọc tới hạn được xác định theo công thức
Trang 64+Cặp nội lực 3:
Nhận xét:
+ Cặp nội lực 1 đòi hỏi lượng thép bố trí là lớn nhất Vậy ta bố trí cốt thép cột 2 theo
Chọn 2Ø16 có As = 4,02 cm2
+ Các phần tử cột 2, 3, 4 được bộ trí thép giống như cột phần cột 1
5 Tính toán cốt thép đai cho cột
+ Đường kính cốt đai
Ta chọn cốt đai nhóm AI+ Khoảng cách cốt đai “s”
- Trong đoạn nối chồng cốt thép dọc
Chiều dài neo cốt thép ở nút góc phụ thuộc vào tỉ số
+ Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra cặp nội lực M, N của tổ hợp 5 có độ lệch tâm e0 lớn nhất Có M = 9,7 (kN.m); N = -46,9 (kN) có e0 = 206,82(mm)
Vậy ta sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng theo trường hợp
có
Trang 65+ Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta chọn ra cặp nội lực M, N của tổ hợp 5 có độ lệch tâm e0 lớn nhất Có M = 57,17 (kN.m); N = -112,58 (kN) có e0 = 507,8(mm)
Vậy ta sẽ cấu tạo cốt thép nút góc trên cùng theo trường hợp có