ĐỒ ÁN BÊ TÔNG 2- LÊ PHÚ QUÝ

Mô tả giới thiệu kết cấu

Giới thiệu công trình

Công trình trường học được xây dựng tại Cam Ranh, Khánh Hòa, bao gồm 4 tầng và 1 tầng mái Khu đất xây dựng có địa hình trống trải và thuộc dạng địa hình B.

Về tải trọng gió, công trình này nằm ở vùng gió II-A. Áp lực gió: W0 = 95 – 12 = 83(daN/m 2 )

Quan niệm tính toán

Kết cấu chịu lực của công trình là hệ khung bê tông cốt thép đổ toàn khối, với các liên kết cứng tại nút và liên kết giữa cột và móng được coi là ngàm tại mặt móng Hệ khung này hoạt động trong không gian, được hình thành từ các khung phẳng và hoạt động theo hai phương vuông góc.

Nội lực chủ yếu xuất hiện trong khung ngang, do độ cứng của khung ngang thấp hơn nhiều so với độ cứng theo phương dọc Việc tính toán được thực hiện dựa trên sơ đồ khung phẳng.

Tính toán khung trục 8 bằng cách tách khung trục phẳng, loại bỏ ảnh hưởng của hệ giằng móng và kết cấu tường bao che Xem xét tường như các mảnh tường đặc, có chức năng bao che và phân chia không gian giữa các phòng, mà không tham gia vào việc chịu lực trong kết cấu công trình.

Mặt bằng kết cấu dầm sàn được bố trí như hình 1.1:

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện và vật liệu sử dụng

Vật liệu sử dụng

- Sử dung bê tông cấp độ bền B20

- Trọng lượng riêng là γ bt = 2500 (daN/m 3 );

- Cường độ chịu nén tính toán của bê tông là R b = 11,5 (MPa);

- Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông là R bt = 0,9 (MPa);

- Môđun đàn hồi là E b = 27.10 4 (MPa)

- Cốt thộp dọc chịu lực (ỉ 14 mm) dựng thộp CB400V cú:

- Cường độ chịu kéo, nén tính toán là R s = R sc 50 (MPa);

- Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt đai là R sw = 280 (MPa);

- Môđun đàn hồi là E s = 2.10 5 (MPa)

- Cốt thộp đai (ỉ < 10 mm) dựng thộp nhúm CB240T cú:

- Cường độ chịu kéo, nén tính toán là R s = R sc = 210 (MPa);

- Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt đai là R sw = 170 (MPa);

- Môđun đàn hồi là E s = 2.10 5 (MPa)

Bảng 2.1: Bảng đặc trưng sử dụng vật liệu

Vật liệu Bê tông Cốt thép

Các chỉ tiêu cơ lý (MPa)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện

- Chiều dày sàn được tính toán theo công thức sau:

+ D là hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D = 0.8 � 1.1 => Chọn D =1.0

+ là cạnh ngắn của ô bản

+ m là hệ số phụ thuộc vào loại sàn, với sàn bản dầm thì m = (30 � 35), với sàn bản kê 4 cạnh m = (40 � 45)

+ hmin là chiều dày sàn tối thiểu, và hmin= 60(mm)

- Chọn chiều dày cho ô sàn lớn nhất có kích thước: 1 2 l xl 3.5x4.1(m)

+ Ô sàn liên kết 4 cạnh có tỷ số L2/L1 Sàn bản kê=> Chọn: m  40 45 �

+ Ô sàn liên kết 4 cạnh có tỷ số L2/L1>2 => Sàn bản dầm => Chọn: m  30 35 �

2.2.2 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm

*Tiết diện dầm được chọn theo công thức:

+ Đối với dầm phụ, dầm dọc: m(12 20)�

+ Đối với dầm khung: m(8 15)� a Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm khung trục 8 (K8)

- Chiều cao dầm được xác định như sau:

- Chiều rộng dầm được xác định như sau:

�Chọn kích thước dầm nhịp AB tầng 2, 3, 4, mái là (200 350) (mm ) � 2

Nhịp BC: Tầng 2, 3, 4 và tầng mái:

�Chọn kích thước dầm nhịp BC tầng 2, 3, 4 là (200 550) (mm ) � 2

Bảng 2.2: Kết quả tính toán tiết diện khung trục 8

BC 2, 3, 4, mái 7.0 466.67 875 550 200 b Chọn sơ bộ kích thước tiết diện dầm dọc

Trục A, B, C Dầm D1 đến D9 tầng 2, 3, 4, mái:

�Chọn kích thước dầm dọc cho tầng 2, 3, 4 và mái là : (200 300) (mm ) � 2

2.2.3 Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột a Về độ bền

Diện tích tiết diên cột A c được xác định theo công thức sau:

Lực dọc trong cột được ký hiệu là N (kN) và được tính theo công thức N = q Sxq, trong đó q (kN/m²) là tải trọng tương đương trên 1 m² sàn, và Sxq (m²) là tổng diện tích mặt sàn truyền tải trọng lên cột đang xem xét.

Diện tích truyền tải cho cột được thể hiện trong hình 2.1:

Hình 2.2: Diện tích truyền tải của cột thuộc khung trục 8 (K8) b Về độ ổn định

Tiết diện của cột phải đảm bảo điều kiện hạn chế về độ mảnh sau: λ b l 0 b λ ob = 31 Trong đó:

- l 0 (m) = ; với (m) là chiều cao tầng ; là hệ số, = 0,7

- b (m) là chiều rộng tiết diện ; λ ob = 31 là độ mảnh giới hạn

Thực hiện chọn kích thước tiết diện cho cột trục B tầng 1 khung trục 8:

Sxq = ST2 + ST3 +ST4+ STM = 4.ST2 = 4 x 9.02 = 36.08 (m 2 ); Lấy q = 10 ( kN m 2 ).

�Chọn sơ bộ tiết diện cột là (20 30) ( � cm 2 )

Xác định chiều cao cột tầng 1: Lựa chọn chiều sâu chân móng từ mặt đất tự nhiên trở xuống: hm=1.2(m).

Chiều cao cột tầng 2, 3, 4 lấy bằng chiều cao tầng: HT = 3.5(m)

 �  λ 0b = 31 (Cột thỏa mãn điều kiện ổn định) Chọn sơ bộ kích thước tiết diện các cột còn lại được thể hiện tỏng bảng 2.4

Bảng 2.3 Kết quả chọn sơ bộ tiết diện cột Trục Tầng

Lập sơ đồ tính khung ngang

Sơ đồ hình học

Sơ đồ hình học thể hiện vị trí và kích thước của các cấu kiện trong công trình, bao gồm cột, dầm và các kết cấu liên quan Nó cần chỉ rõ vị trí của cột và dầm so với trục định vị, chiều cao tầng, kích thước tiết diện các cấu kiện, cũng như kích thước và vị trí các dầm theo phương vuông góc.

Giả thuyết chiều cao từ mặt đất tự nhiên đến móng là 1.5m

Hình 3.3: Sơ đồ hình học khung trục 8

Sơ đồ tính khung trục 8

Sơ đồ tính của khung xây dựng thể hiện rõ ràng trục của cột (các thanh đứng) và trục của dầm (các thanh ngang) Tại các nút khung, liên kết được thiết kế là liên kết cứng, trong khi liên kết giữa cột và mặt móng được thực hiện dưới dạng ngàm tại mặt móng.

Cao trình tính toán khung ngang được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng, tập trung vào phương cạnh ngắn của công trình, nơi có độ cứng và ổn định kém hơn so với khung dọc Việc tính toán khung sử dụng sơ đồ đàn hồi, với nhịp tính toán được xác định bằng khoảng cách giữa trục của hai cột ở tầng trên cùng.

Công trình được thiết kế với các khung ngang đồng nhất, bố trí trên cùng một mặt bằng và có bước khung giống nhau Do đó, các khung ngang có thể được tách ra thành các khung phẳng để tính toán độc lập Tải trọng thẳng đứng gây ra chuyển vị ngang nhỏ, dẫn đến sự cộng tác giữa các khung không đáng kể, cho phép bỏ qua yếu tố này trong tính toán khung độc lập.

Tải trọng gió theo phương ngang tác động lên nhà tạo ra áp lực tĩnh, phân bố đồng đều theo chiều dọc và tuân theo quy luật phân bố thẳng đứng Nếu không tính đến ảnh hưởng của khung biên, các khung còn lại có thể xem như tương tự nhau Do đó, có thể tách biệt các khung để thực hiện tính toán độc lập.

Sơ đồ tính quá phức tạp cần phải đơn giản hóa sơ đồ tính:

- Nếu trục cột lệch nhau không quá 1/20 nhịp cho phép dịch chuyển trục cột trùng nhau

- Nếu trục dầm lệch nhau không quá 1/10H (chiều cao tầng) cho phép dich chuyển trục dầm trùng nhau:

Ta có sơ đồ tính:

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán khung trục 8

Xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung

Xác định tải trọng đơn vị

Bảng 4.4: Trọng lượng bản thân sàn Tên ô bản Các lớp tạo thành    m   daN m / 3   g daN m s  / 2 

Tấm đan bê tông cách nhiệt 0.05 2500 1.1 137.5

2 lớp gạch thông tâm 4 lỗ tròn 0.05 1500 1.3 97.5

Một lớp gạch lá nam 0.02 1800 1.1 39.6

Lớp vữa xi măng lót 0.025 1600 1.3 52

Sàn bê tông cốt thép 0.12 2500 1.1 300

Sàn phòng học, hành lang

Lớp vữa xi măng lót 0.03 1600 1.3 62.4

4.1.2 Xác định tải trọng đơn vị tác dụng lên 1m 2 tường Được xác định theo công thức: g t  � (   i � � i n ) (daN/m 2 )

Bảng 4.5: trọng lượng bản thân tường

Loại tường Các lớp cấu tạo n g t (daN/m 2 )

Hoạt tải của từng ô sàn phụ thuộc vào công năng sử dụng của ô sàn đó Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải tiêu chuẩn được phân bố đều trên sàn Hoạt tải tính toán của mỗi ô sàn được xác định bằng cách nhân hoạt tải tiêu chuẩn với hệ số độ tin cậy, mà hệ số này lại phụ thuộc vào công năng của ô sàn và được tra cứu trong TCVN 2737-1995.

Khi tính toán thì lấy hoạt tải tính toán để tính.

Tiến hành chất hoạt tải theo sơ đồ cách tầng cách nhịp.

Kết quả xác định hoạt tải đơn vị trên từng ô sàn được thể hiện trỏng bảng 4.3:

Bảng 4.6: Hoạt tải đơn vị trên mỗi ô sàn

Công năng ô sàn Tải trọng tiêu chuẩn n Ptt

Mái bằng BTCT và sê nô 75 1.3 97.5

1.1 Xác định tĩnh tải tác dụng vào khung

Hình 4.5: Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2, 3, 4

Cách tính tải trọng phân bố và tập trung tác dụng lên khung tầng 2, 3, 4 được thể hiện trong bảng 4.3 và 4.4:

Bảng 4.7: Tĩnh tải phân bố tác dụng lên tầng 2, 3, 4 của khung trục 8

(trọng lượng bản thân dầm được tính phần mềm sap)

TĨNH TẢI PHÂN BỐ ( daN/m )

Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả g1

1 Tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất

2 Trọng lượng tường 200mm xây trên dầm cao: 3.5 0.5 3.0( )  m

1 458.4 3.0 g t  � 1357.2 g2 1 Trọng lượng tường 200mm xây trên dầm cao: 3.5 0.35 3.15( )  m

Bảng 4.8: Tĩnh tải tập trung tác dụng lên tầng 2, 3, 4 của khung trục 8

TĨNH TẢI TẬP TRUNG (daN)

Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả

1 Trọng lượng bản thân dầm dọc 20 30 �   cm

2 Do trọng lượng tường hành lang dày 100mm cao 900mm

3 Tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật

2 Do trọng lượng sàn S1 truyền vào dạng hình thang

4 Trọng lượng tường xây trên dầm dọc dày 200mm cao:

2 Trọng lượng tường xây trên dầm dọc dày 200mm cao:

Sơ đồ tĩnh tải tầng mái được thể hiện như hình 4.2:

Hình 4.6: Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng mái

Cách tính tải trọng phân bố và tập trung tác dụng lên khung tầng mái được thể hiện trong bảng 4.5 và 4.6:

Bảng 4.9:Tính tĩnh tải phân bố tác dụng lên tầng mái của khung trục 8

(trọng lượng bản thân dầm được tính phần mềm sap)

TĨNH TẢI PHÂN BỐ ( daN/m )

Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả g1

1 Tải trọng từ sàn S3 truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất

Bảng 4.10: Tĩnh tải tập trung tác dụng lên tầng mái của khung trục 8

TĨNH TẢI TẬP TRUNG (daN)

Kí hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả

1 Trọng lượng bản thân dầm sê nô 20 20 �   cm

3 Trọng lượng tường xây trên dầm sê nô dày 100mm cao:

Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung trục 8 được thể hiện ở hình 4.3:

Hình 4.7: Tĩnh tải tác dụng lên khung trục 8 (kN,kN/m)

4.2 Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

4.2.1 Trường hợp hoạt tải 1 cho tầng 2, 3, 4 và tầng mái a Trường hợp hoạt tải 1 cho tầng 2 và tầng 4

Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng 2 và tầng 4 ở hình 4.4

Hình 4.8: Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng 2 và tầng 4

Bảng 4.11: Hoạt tải 1 phân bố và tập trung tầng 2 và tầng 4

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả p1 Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất 420

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN)

Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình thang

987 b Trường hoạt tải 1 cho tầng 3 và tầng mái

Sơ đồ hoạt tải 1 tầng 3 hình 4.5:

Hình 4.9: Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng 3

Bảng 4.8: Hoạt tải 1 phân bố và tập trung tầng 3

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 3 (daN)

Do tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật

Sơ đồ hoạt tải 1 tầng mái hình 4.6:

Hình 4.10: Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng máiBảng 4.12: Hoạt tải 1 phân bố và tập trung tầng mái

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG MÁI (daN)

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng 2 và tầng 4 hình 4.7:

Do tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật b Trường hợp hoạt tải 2 cho tầng 3 và tầng mái

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng 3 hình 4.8:

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 3 (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả p1 Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất:

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 3 (daN) 420

Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình thang:

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng mái hình 4.9:

Hình 4.13: Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng mái

Bảng 4.15: Hoạt tải 2 phân bố và tập trung tầng mái

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG MÁI (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả

Ptg Do tải trọng từ sàn S3 truyền vào dưới dạng hình chữ tam giác với tung độ lớn nhất 170.63

Do tải trọng từ sàn S5 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật:

Hình 4.14: Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 8 (kN,kN/m)

Hình 4.15: Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung trục 8 (kN, kN/m)

4.3 Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung

Tải trọng gió tác dụng vào khung được xác định theo TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

Công trình xây dựng tại Cam Ranh thuộc vùng áp lực gió II-A và có địa hình dạng B Theo TCVN 2737 – 1995, công trình này chịu áp lực gió đơn vị được quy định trong bảng 4.

Vì chiều cao công trình dưới 40 m, chỉ cần xem xét tác động tĩnh của tải trọng gió Tải trọng gió được tính toán cho khung theo công thức cụ thể.

- n = 1.2 là hệ số tin cậy.

- W0 là giá trị của áp lực gió

- B là phạm vi truyền tải vào khung.

Hệ số K được sử dụng để tính toán sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và hình dạng địa hình, được xác định dựa trên bảng 5 của TCVN 2737 – 1995 về tải trọng và tác động trong tiêu chuẩn thiết kế.

- c là hệ số khí động xác định theo bảng 6 của TCVN 2737 – 1995

Phía đón gió c đ = +0.8, phía khuất gió c h = -0.6.

Bảng 4.16: Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng lên khung trục 8

* Mốc chuẩn để xác định hệ số k được lấy ở cao trình mặt đất tự nhiên cách mặt nền ở cos

Tải trọng gió tác dụng vào sê nô được quy về lực tập trung S đ , S h đặt ở đầu cột Trị số S được tính theo công thức sau:

- Phía gió đẩy: Sđ n� � � �W o K Cđ hseno�B

- Phía gió hút: Sh n W� � � � o K Ch hseno�B

Hệ số k là yếu tố quan trọng để tính toán sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình, được xác định dựa trên bảng 5 của TCVN 2737 – 1995 Để đảm bảo an toàn, hệ số k được lấy tại cao trình đỉnh mái Z 14.45 (m) với giá trị k = 1.0712.

- hseno = 0.5 (m) là chiều cao thành sênô.

Bảng 4.17: Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng vào phần sênô tại z.45

Sơ đồ gió tác dụng vào khung trục 8 được thể hiện ở hình 4.12 và 4.13:

Hình 4.16: Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung trục 8 (kN, kN/m)

Xác định hoạt tải tác dụng vào khung

Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng 2 và tầng 4 ở hình 4.4

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả p1 Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình tam giác với tung độ lớn nhất 420

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 2 VÀ TẦNG 4 (daN)

Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng hình thang

987 b Trường hoạt tải 1 cho tầng 3 và tầng mái

Sơ đồ hoạt tải 1 tầng 3 hình 4.5:

Sơ đồ hoạt tải 1 tầng mái hình 4.6:

Hình 4.10: Sơ đồ hoạt tải 1 cho tầng máiBảng 4.12: Hoạt tải 1 phân bố và tập trung tầng mái

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng 2 và tầng 4 hình 4.7:

Do tải trọng từ sàn S2 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật b Trường hợp hoạt tải 2 cho tầng 3 và tầng mái

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng 3 hình 4.8:

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG 3 (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả p1 Do tải trọng từ sàn S1 truyền vào dưới dạng tam giác với tung độ lớn nhất:

HOẠT TẢI TẬP TRUNG TẦNG 3 (daN) 420

Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng mái hình 4.9:

Hình 4.13: Sơ đồ hoạt tải 2 cho tầng mái

Bảng 4.15: Hoạt tải 2 phân bố và tập trung tầng mái

HOẠT TẢI PHÂN BỐ TẦNG MÁI (daN/m)

Ký hiệu Loại tải trọng và cách tính Kết quả

Ptg Do tải trọng từ sàn S3 truyền vào dưới dạng hình chữ tam giác với tung độ lớn nhất 170.63

Do tải trọng từ sàn S5 truyền vào dưới dạng hình chữ nhật:

Hình 4.14: Sơ đồ hoạt tải 1 tác dụng vào khung trục 8 (kN,kN/m)

Hình 4.15: Sơ đồ hoạt tải 2 tác dụng vào khung trục 8 (kN, kN/m)

Xác định tải trọng gió tác dụng vào khung

Tải trọng gió tác dụng vào khung được xác định theo TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

Công trình xây dựng tại Cam Ranh nằm trong khu vực có áp lực gió II-A, thuộc địa hình dạng B Theo bảng 4 của TCVN 2737 – 1995, công trình này có áp lực gió đơn vị được quy định rõ ràng.

Với chiều cao công trình dưới 40 m, chỉ cần xem xét tác động tĩnh của tải trọng gió Tải trọng tính toán của gió tác động lên khung được xác định theo công thức nhất định.

- n = 1.2 là hệ số tin cậy.

- W0 là giá trị của áp lực gió

- B là phạm vi truyền tải vào khung.

K là hệ số phản ánh sự biến đổi của áp lực gió theo độ cao và đặc điểm địa hình, được xác định dựa trên bảng 5 của TCVN 2737 – 1995 về tải trọng và tác động trong tiêu chuẩn thiết kế.

- c là hệ số khí động xác định theo bảng 6 của TCVN 2737 – 1995

Phía đón gió c đ = +0.8, phía khuất gió c h = -0.6.

Bảng 4.16: Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng lên khung trục 8

* Mốc chuẩn để xác định hệ số k được lấy ở cao trình mặt đất tự nhiên cách mặt nền ở cos

Tải trọng gió tác dụng vào sê nô được quy về lực tập trung S đ , S h đặt ở đầu cột Trị số S được tính theo công thức sau:

- Phía gió đẩy: Sđ n� � � �W o K Cđ hseno�B

- Phía gió hút: Sh n W� � � � o K Ch hseno�B

Hệ số k được xác định theo bảng 5 của TCVN 2737 – 1995, phản ánh sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình Để đảm bảo an toàn, hệ số k được lấy ở cao trình đỉnh mái Z 14.45 (m) với giá trị k = 1.0712.

- hseno = 0.5 (m) là chiều cao thành sênô.

Bảng 4.17: Kết quả tính toán tải trọng gió tác dụng vào phần sênô tại z.45

Sơ đồ gió tác dụng vào khung trục 8 được thể hiện ở hình 4.12 và 4.13:

Hình 4.16: Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung trục 8 (kN, kN/m)

Xác định nội lực và tổ hợp nội lực

Xác định nội lực

Sử dụng phần mềm SAP 2000 để tính toán nội lực các thanh trong khung trục 8.

Hình 5.18: Sơ đồ phần tử dầm cột và khung trục 8

Hình 5.19: Biểu đồ bao mômen

Hình 5.20: Biểu đồ bao lực cắt

Hình 5.21: Biểu đồ bao lực dọc

Bảng 5.18: Giá trị nội lực cua khung với cái trường hợp TT, HT1, HT2, GT, GP

Text m Text Text KN KN KN-m

Tổ hợp nội lực

Theo TCVN 2737-1995: Cấu trúc nội lực được tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất.

Có 11 trường hợp tải trọng gây ra nội lực trong khung, và 1 tổ hợp bao.

TH10: TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 + 0.9GT

TH11: TT + 0.9HT1 + 0.9HT2 + 0.9GP

THBAO: ENVELOPE (TH1; TH2;TH3;TH4;TH5;TH6; TH7; TH8;TH9; TH10;TH11 )

Tiết diện tổ hợp: Đối với dầm chọn 3 tiết diện và 2 tiết diện đối với cột ( chân cột và đỉnh cột.

Nội lực cần tổ hợp:

- Đối với cột có 3 cặp nội lực: Mmax, Ntư ; Mmin, Ntư ; Nmax, Mtư

- Đối với dầm có các nội lực: Mmax ;Mmin ; Qmax, Ntư ; Nmax, Qtư

Bảng 5.19: Bảng tổ hợp momen dầm khung trục 8

Phầ n tử Tiết diện Trường hợp tải trọng (đơn vị KN.m) Tổ hợp cơ bản 1 (kN.m) Tổ hợp cơ bản 2

TT HT1 HT2 GT GP M max M min M max M min

Bảng 5.20: Bảng tổ hợp lực cắt dầm khung trục 8

Phầ n tử Tiết diện Trường hợp tải trọng (đơn vị KN) Tổ hợp cơ bản 1 (kN) Tổ hợp cơ bản 2 (kN)

TT HT1 HT2 GT GP Q max Q min Q max Q min

Bảng 5.21: Bảng tổ hợp mômen, lực dọc khung trục 8

Trường hợp tải trọng (kN, kN.m) Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2

TT HT1 HT2 GT GP M max M min M tư M max M min M tư

N tư N tư N max N tư N tư N max

Tính toán cốt thép

Tính toán cốt thép cho dầm

Đối với dầm tính toán tại 3 tiết diện gồm 2 gối và giữa nhịp, chọn mô men lớn nhất ở nhịp Mmax , và Mmin , Qmax ở gối để tính toán cốt thép.

Trong tính toán dầm sàn toàn khối, cần xem xét ảnh hưởng của phần cánh khi nó nằm trong vùng chịu nén Ngược lại, nếu cánh nằm trong vùng chịu kéo, ảnh hưởng của phần cánh sẽ được bỏ qua.

Với cấp độ bền B20, cốt thép CB400V tra bảng: αR =0.418, ξR =0.596

* Tại gối có mômen âm (cánh nằm trong vùng kéo tính theo tiết diện hình chữ nhật b x h)

� � Nếu α m > α R thì tiến hành tăng tiết diện.

Nếu α m � α R thì tiến hành tính    1 1 2� m

Kiểm tra hàm lượng cốt thép 0

� ; Phải đảm bảo  � min với  0.1%.

Sau khi hoàn thành việc tính toán cốt thép dọc cho các tiết diện của dầm, bước tiếp theo là lựa chọn thép, bao gồm số lượng và đường kính thép, để bố trí cho dầm của khung.

* Tại giữa nhịp có mômen dương (cánh nằm trong vùng nén tính theo tiết diện chữ T

Xác định trục trung hòa:

Khi M ≤ Mf, trục trung hòa đi qua cánh và cần tính toán theo tiết diện bf ’ x h Ngược lại, nếu M > Mf, trục trung hòa đi qua sườn, và tính toán sẽ được thực hiện theo tiết diện chữ T Cốt thép dọc sẽ được tính toán và lập thành bảng 6.1.

Bảng 6.22: Bảng tính cốt thép dọc dầm khung trục 8

Tên p.tử Tiết diện Cốt thép

(kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2 ) (%) (cm 2 ) (%)

6.1.2 Tính cốt đai cho dầm

Kiểm tra điều kiện tính toán: Q < Qmax

+ Điều kiện thứ nhất: max 2,5 bt o

+ Điều kiện thứ hai:(lấy c=3ho).

Kiểm tra khả năng chịu ứng suất nén chính của bụng dầm max 0.3 b o

Chọn ∅ đai và số nhánh n.

Khoảng cách cốt đai theo tính toán: sw sw tt sw n a R

Khoảng cách cốt đâi lớn nhất:

Lấy theo cấu tạo như sau:

- Đoạn gần gối tựa: Sct ≤ min (h/2;150) khi h ≤ 450

- Đoạn giữa dầm: Sct ≤ min (3h/4;300)

Lấy theo thiết kế: Stk ≤ min (Sct ; Smax ; Stt)

=> Cốt đai được tính toán và thể hiện trong bảng 5.6

Bảng 6.23: Bảng tính thép đai dầm khung trục 8

Tại vị trí dầm phụ liên kết với dầm chính, cần gia cố dầm chính bằng các cốt thép treo, sử dụng cốt thép đai đặt dày và sát với dầm phụ, hoặc đặt thép vai bò từ hai góc dưới dp s s 0 dp.

- Tải trọng tập trung từ dầm phụ truyền vào dầm chính: dp dp

- Chọn cốt đai:  6 � a sw  28.3(mm ) 2

- Xác định số đai cho 2 bên: s 3

Tính cốt thép cột

6.2.1 Tính cốt dọc chịu lực

Cột chịu nén lệch tâm được thiết kế với cốt thép đối xứng Từ bảng tổ hợp nội lực, ta chọn các cặp nội lực Mmax + với Ntư, Mmin - với Ntư, và Mtư với Nmin, đồng thời tại chân cột cần bổ sung Qtư để tính toán móng Quá trình tính toán cốt thép dọc chịu lực cho cột được thực hiện theo các bước cụ thể.

- Tra các số liệu tính toán liên quan tới vật liệu sử dụng và kích thước và lực tác dụng lên cột: b x h, l, M, N, Rb, RS, Rsc, Eb, ES, xR

Khi tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm, cần xem xét độ lệch tâm ngẫu nhiên еa bên cạnh độ lệch tâm ban đầu e0 Độ lệch tâm еa không được nhỏ hơn 1/600 chiều dài cấu kiện hoặc khoảng cách giữa các tiết diện liên kết chặn chuyển vị, 1/30 chiều cao tiết diện, và tối thiểu là 10mm Đối với các cấu kiện trong kết cấu siêu tĩnh, giá trị độ lệch tâm e0 của lực dọc so với trọng tâm tiết diện được xác định từ tính toán tĩnh học, nhưng không được nhỏ hơn еa.

Đối với các cấu kiện trong kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm e0 được xác định bằng tổng độ lệch tâm tính toán từ phương pháp tĩnh học và độ lệch tâm ngẫu nhiên.

Trường hợp đặt cốt thép đối xứng, khi Rs As  Rsc As , thì giá trị Мu được xác định theo công thức: Mu  Rs As h0  a

Nếu chiều cao vùng chịu nén x được tính không kể đến cốt thép chịu nén ( As  0 ) mà nhỏ hơn 2a thì trong công thức (39) thay giá trị a bằng giá trị x 2

- Tính độ lệch tâm tĩnh học: 1

- Tính độ lệch tâm ngẫu nhiên:

- Tính độ lệch tâm ban đầu:

+ Với kết cấu siêu tĩnh: e 0 max e e( ; ); 1 a

+ Với kết cấu tĩnh định e 0  e 1 e a ;

- Xác định chiều dài tính toán l 0 0.7�H;

- Giả thiết a, a’ và a = a’ để tính h 0  h a Z; a h 0 a;

- Tính hệ số uốn dọc:

+ N cr là lực nén tới hạn, được tính theo công thức:

+ l 0 là chiều dài tính toán của cấu kiện;

+ S là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của độ lệch tâm,

 � (Rb tính bằng đơn vị Mpa);

 p là hệ số xét đến sự ảnh hưởng của cốt thép căng ứng lực trước, với bê tông cốt thép thường  p = 1.

+  l là hệ số kể đến tính chất dài hạn của tải trọng:

Với M dh ,N dh là mômen và lực dọc do tải trọng dài hạn gây ra;

M, N là nội lực tính toán tiết diện (lấy dấu trị tuyệt đối).

+ ,I I s lần lượt là mômen quán tính của thép và bê tông;

- Ban đầu chưa có A s nên ta giả thiết trước hàm lượng cốt thép  gt , từ đó ta tính được

I  �� b h �h a nếu tính ra  t chênh lệch nhìu so với  gt thì giả thiết và tính toán lại.

0 8 l h � thì có thể bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, lấy  1;

- Tính độ lệch tâm tính toán: 0 ; ' 0 ';

� có thể xảy ra các trường hợp sau:

+ TH1: Nếu 2 'a � �x  R h 0 thì đây là trường hợp lệch tâm lớn;

+ TH2: Nếu x2 'a thì đây là trường hợp lệch tâm rất lớn;

+ TH3: Nếu x R h 0 thì đây là trường hợp lệch tâm bé;

- Trường hợp lệch tâm lớn (2 'a � �x  R h 0 ):

- Trường hợp lệch tâm rất lớn (x2 'a ):

- Trường hợp lệch tâm bé (x R h 0 ):

+ Nếu x > h0 thì lấy x = h0, nếu x R �h 0 thì lấy x R �h 0

+ Diện tích cốt thép được tính theo công thức:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép t theo công thức

 t phải đảm bảo điều kiện: 2 min � � t 6% Với:

Bảng 6.24: Bảng tính cốt dọc cho cột

M N Mdh Ndh lo b h a ho eo μgt A s =A' s mt TT As TT Chọ n thép bố trí mỗi bên

6.2.2 Tính cốt đai cho cột

- Chọn đường kính cốt đai cho cột: d

Chọn cốt thép đai nhóm CB240T, có đường kính   6( mm ) ;

- Khoảng cách của cốt đai:

+ Trong đoạn nối chồng thép dọc và đầu cột: a �10 min ;

Với  min 16(mm) ta có a �160(mm), chọn a = 100 (mm);

Trong đoạn cột giữa, khoảng cách cốt đai được xác định theo công thức a = min(15; 500mm), với kết quả là 240mm Do đó, chọn a = 200mm cho chiều dài đoạn cần bố trí cốt đai dày ở đầu cột.

( ; / 6;450)( ) (350;3500 / 6;450) 600 cr c tt l max h l mm max  mm

Bố trí cốt thép khung

Bố trí thép khung trục 8

Xem bản vẽ bố trí cốt thép khung (kèm theo)

Neo, cắt thép

Chiều dài đoạn neo cơ sở :

Diện tích tiết diện ngang cần tính có : 218 có As = 5.09 cm 2

Sử dụng bê tông có cấp độ bền B20 có Rbt = 0.9 Mpa

Cốt thép nhóm CB400V có Rs = 350 Mpa

Cường độ bám dính tính toán :

Xác định chiều dài đoạn neo cơ sở :

 chọn chiều dài đoạn neo Lan = 750mm

Ta có max = 20, h cd 350mm , h ct 350mm,h dt 350mm , h d p  550 mm

Với cốt thép mép dưới của dầm :

Nối cốt thép là quá trình kết nối các thanh cốt thép chịu kéo hoặc chịu nén, yêu cầu chiều dài nối chồng không được nhỏ hơn giá trị chiều dài Llap, được xác định theo công thức cụ thể.

 Chọn chiều dài đoạn nối chồng cốt thép = 850 mm

Hình 7.22: Cắt thép theo kinh nghiệm

Bố trí thép cho nút

Cơ sở tính toán được lấy theo TCVN 5574:2018 (Mục 10.3)

Cấu tạo nút khung đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, yêu cầu kích thước hình học và bố trí cốt thép phải phù hợp với sơ đồ tính toán Nút cứng cần đảm bảo rằng bê tông chịu nén không bị nứt vỡ và cốt thép neo vào nút không bị tuột ra.

Trong cấu trúc toàn khối, các nút được coi là nút cứng, do đó cần thiết kế sao cho các nút này không bị biến dạng khi chịu tác động của ngoại lực Điều này có nghĩa là góc giữa các thanh kết nối tại nút phải được giữ nguyên và việc thi công cần phải dễ dàng.

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	1,57 MB