Đồ án bê tông cốt thép 2 thiết kế khung ngang trục 3 của một trường học

GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II NỘI DUNG: thiết kế khung ngang trục trường học : SỐ LIỆU THIẾT KẾ Số tầng L1 (m) L2 (m) B (m) Ht (m) Pc (daN/m2) Địa điểm xây dựng 2,4 4,1 3,7 200 TP Hồ Chí Minh I Lựa chọn giải pháp kết cấu Lựa chọn vật liệu sử dụng Bêtông  Dùng bê tơng có cấp độ bền B15  Khối lượng riêng: γbt= 2500(daN/m3)  Cường độ chịu nén tính tốn bê tơng: Rb = 8,5(MPa)  Cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng: Rbt = 0,75(MPa)  Mô dun đàn hồi E= 23x103 (MPa) Cốtthép  Thép AI: Ø k=1 Ơ sàn phịng có: +Ldài = L2 = 7000m +Lngắn = B =4,1m →α= B 4.1 = =0.586 L2 Chiều sày sàn phịng: × 4,1 =0,098 ( m )=9,8( cm) 37+8 ×0,586 chọn hs1=10 Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT thì: +Tĩnh tải tính tốn sàn phịng: =147,6+2500× 0,1×1,1=422,6 ( daN ) m +Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn phịng: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II =240 + 422,6= 622,6 (daN/m ¿  Với sàn hành lang: - Hoạt tải tính tốn: =300×1,2=360( daN ) m - Tĩnh tải tính tốn( chưa tính trọng lượng sàn BTCT) go= 147,6 (daN/m2 Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn: =147,6+360= 507,6 (daN/m ¿ → k= Ơ sàn hành lang có: +Ldài = B =4,1 +Lngắn = L1 = 2,4 q hl 507,6 = =1,08 400 400 √ √ →α= L 2,4 = =0,585 B 4,1 Chiều dày sàn hành lang: h2 s = k L NGẮN 1,08× 2,4 = =0,062 ( m )=6,2(cm) 37 +8 α 37+ 8× 0.585 chọn hs2=8(cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT thì: +Tĩnh tải tính tốn sàn hành lang: 147,6+2500.0,08.1,1=367,6(daN/m ) +Tổng tải trọng phân bố tính tốn sàn hành lang: 360+367,6=727,6(daN/m2)  Với sàn mái -Hoạt tải tính tốn: 75×1,3=¿97,5(daN/m2) - Tĩnh tải tính tốn( chưa kể trọng lượng sàn BTCT) Các lớp vật liệu Tiêu chuẩn n 60 1,3 Vữa lót dày 30mm, = 2000 daN/m3 Tính tốn 78 0.03x2000= 60 daN/m2 Vữa trát dày 20mm, 40 =2000 daN/m3 1,3 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II 0.02x2000= 40 daN/m2 Cộng: 130 Do khơng có tường xây trực tiếp sàn nên tĩnh tải tính tốn: g0=130(daN/m2) Vì tải trọng phân bố tính tốn sàn: 130+97,5= 227,5 (daN/m2) Do tải trọng mái nhỏ nên ta chọn chiều dày ô sàn lớn chiều dày ô sàn bé mái hs3 =8 (cm) Vậy kể tải trọng thân sàn BTCT coi tải trọng mái tôn, xà gồ phân bố sàn thì: - Tĩnh tải tính tốn ô sàn mái: gm =g + gFBXM +γ bt hs n=130+ 30× 1,1+ 2500× 0,08 ×1,1=383 (daN/m2) - Tổng tải trọng phân bố sàn mái: 97,5+383= 480,5(daN/m2) 4.Lựa chọn kết cấu mái Kết cấu mái dùng hệ mái tôn gác lên xà gồ, xà gồ gác lên tường thu hồi 5.Lựa chọn kích thước tiết diện phận  Kích thước tiết diện dầm a.Dầm BC( dầm phòng) Nhịp dầm L= L2=7 m h d= Ld = =0,64 (m) m d 11 Chọn chiều cao dầm: hd =0,65m, bề rộng dầm bd=0,22m Với dầm mái, tải trọng nhỏ nên ta chọn chiều cao nhỏ hơn: hdm=0,5m b.Dầm AB( dầm hành lang) Nhịp dầm L=L1=2,4 Ta chọn chiều cao dầm: hd= 0,35 m, bề rộng dầm bd = 0,22 c.Dầm dọc nhà Nhịp dầm L=B=4,1 d.Cột trục B -Diện truyền tải cột trục B 2,4 SB= ( + ¿ × 4,1=19,27 m LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II -Lực dọc tải phân bố sàn N1= qsSB= 662,6 19,27=12768,3 (daN) -Lực dọc tải trọng tường ngăn dày 220mm N2= gt.lt.ht= 514 ( + 4,1 ¿ 3,7=14453,68(daN ) ( lấy sơ chiều cao tường chiều cao tầng nhà ht=H) -Lực dọc tường thu hồi 2,4 N3= gt.lt.ht= 296 ( + ) 0,8=1112,96 (daN) -Lực dọc tải phân bố sàn mái N4=qm.SB= 480,5 19,27= 9259,235 (daN) -Với nhà bốn tầng có sàn học va sàn mái 3.(12768,3 +14453,68 ¿+1 ¿1112,96+ 9259,235)=92038 (daN) Để kể đến ảnh hưởng mô men ta chọn k=1.1 1,1.92038 85 =1191 (cm2) Vậy ta chọn kích thước cột bc x hc= 22x50 cm có A=1100 (cm2)≈ 1191( cm2 ) e Cột trục C Cột trục C có diện chịu tải Sc nhỏ diện chịu tải cột trục B, để thiên an tồn định hình ván khn, ta chọn kích thước tiết diện cột trục C(22x 50) với cột trục B f Cột trục A -Diện truyền tải cột trục A 2,4 SA= × 4,1=4,92(m ) - dọc tải phân bố ban sàn hành lang 727,6 4,92=3579,8(daN ¿ -Lực dọc tải trọng lan can 296.4,1.0,9=1092,24(daN) (Lấy sơ chiều cao lan can 0.9m) -Lực dọc tường thu hồi 2,4 296.( ¿ 0,8=284,16( daN) -Lực dọc tải phân bố sàn mái LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II N4=qm.SA= 480,5 4,92=2364,1(daN) -Với nhà bốn tầng có ba sàn hành lang sàn mái N= n∑ N i=3.¿ ¿ 3579,8+1092,24¿+1 ¿2364,1)=16664,4 -Do lực dọc bé nên kể đến ảnh hưởng moomen ta chọn k=1,3 A= kN 1,3 × 16664,4 = =254,9( c m ) Rb 85 Diện tích A nhỏ nên chọn kích thước cột A bc x hc=22x 22 cm có A=484 (cm2)> 254,9 (cm2) Càng lên cao lực dọc giảm nên ta chọn kích thước tiết diện cột sau: +Cột trục B trục C có kích thước - bc x hc=22x50 (cm) cho cột tầng tầng -bc x hc=22x40 (cm) cho cột tầng tầng Cột trục A có kích thước bc x hc=22x 22 (cm) từ tầng lên tầng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Mặt bố trí kế cấu theo hình II SƠ ĐỒ TÍNH TỐN KHUNG PHẲNG Sơ đồ hình học Sơ đồ kết cấu a.Nhịp tính tốn dầm Nhịp tính tốn dầm lấy khoảng cách trục cột  Xác định nhịp tính tốn dầm BC =7+0,11+0,11-0,2-0,2= 6,82 (m) ( lấy trục cột trục cột tầng tầng 4)  Xác định nhịp tính tốn dầm AB =2,4 - 0,11+0,2= 2,49 (m) (ở lấy trục cột trục cột tầng tầng 4) b.Chiều cao cột Chiều cao cột lấy khoảng cách trục dầm dầm khung thay đổi tiết diện nên ta xác định chiều cao cột theo trục dầm hành lang( dầm có tiết diện nhỏ hơn) Xác định chiều cao cột tầng Lựa chọn chiều sâu chon móng từ mặt đất tự nhiên( cốt -0.45) trở xuống: hm= 500 (mm)= 0,5 m ht1 = 4,4 (m) (với Z=0.45m khoảng cách từ cốt 0.00 đến mặt đất tự nhiên) Xác định chiều cao cột tầng 2,3,4 Ht2 = ht3 = ht4 = 3,7 (m) Ta có sơ đồ kết cấu thể hình sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Hình Sơ đồ kết cấu khung ngang III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐƠN VỊ Tĩnh tãi đơn vị  Tĩnh tải sàn phòng học gs = 422,6 (daN/m2)  Tĩnh tải sàn hành lang ghl =367,6 (daN/m2) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II  Tĩnh tải sàn mái 383 (daN/m2)  Tường xây 220 514 (daN/m2)  Tường xây 110 gt1= 296 (daN/m2) Hoạt tải đơn vị  Hoạt tải sàn phòng học = 240(daN/m2)  Hoạt tải sàn hành lang 360(daN/m2)  Hoạt tải sàn mái sêno 97,5(daN/m2) Hệ số quy đổi tải trọng a.Với sàn lớn kích thước 7x4,1(m) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình thang Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta cần xác định hệ số chuyển đổi k B 4,1 với β= 2l = 2× =0,29→k =¿0,856 b.Với sàn hành lang kích thước 2,4x4,1 (m) Tải trọng phân bố tác dụng lên khung có dạng hình tam giác Để quy đổi sang dạng tải trọng phân bố hình chữ nhật, ta có hệ số k= =0,625 IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG VÀO KHUNG + Tải trọng thân kết cấu dầm, cột khung chương trình tính tốn kết cấu tự tính + Việc tính tốn tải trọng vào khung thể theo cách: - Cách 1: chưa quy đổi tải trọng - Cách 2: quy đổi tải trọng thành phân bố Tĩnh tải tầng 2,3,4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II Hình Sơ đồ phân tĩnh tải sàn tầng 2,3,4 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II R na 1750.2.0,283 sw sw = =20(cm) Khoảng cách s tính tốn: stt = q 49,5 sw h +Dầm có h=65>45cm → s ct =min ;50 cm =21,7(cm) +Giá trị smax: ( ) Smax = φb (1+φn ) R bt b h0 1,5 ( 1+0 ) 7,5.22 612 = =63,9( cm) Q 14407 +Khoảng cách thiết kế cốt đai S=min(stt , sct , smax) = 20 (cm) = 200 (mm) Ta bố trí 6a 200 cho dầm +Kiểm tra lại điều kiện cường độ tiết diện nghiêng theo ứng suất nén có bố trí cốt đai: - với na 2.0,283 sw Dầm bố trí 6a 200 Có μw = bs = 22.20 =0,00129 α= E s 2,1 105 = =9,13 Eb 2,3.10 φ w 1=1+ α μW =1+ 9,13 0,00129=1,059 ξRh0 →,nén lệch tâm bé b Tính lại “x” theo công thức gần →x=38,2 + A's= Ne−Rb bx (h0 −0.5 x) = R sc Z a 94180.29,75−85.22 38,2 (46−0,5.38,2) =7,48 (cm 2) 2800.42 ' + A s= A s=7,48(cm2) +Xác định giá trị hàm lượng cốt thép tối thiểu theo độ mảnh λ l 308 λ = = 0,288.22 =48,61 r → λ∈(35÷ 83) →μmin=0.2% 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II +Hàm lượng cốt thép As 7,48 μ= b h 100%= 22.46 100 %=0,74 > μmin =0.2% Nhận xét: +Cặp nội lực địi hỏi lượng thép bố trí lớn nhất.Vậy ta bố trí cốt thép cột theo A's= A s=7,48 (cm2) Chọn 3∅18 có As=7,5(cm2) +các phần tử cột 1,6,7 bố trí thép giống cột phần cột 3.Tính tốn cốt thép cho phần tử cột 3:b x h=22x22 Chiều dài tính tốn l0=0,7.H=0,7.4,4(m)=308(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h-a=22-4=18(cm) Za=h0-a=18-4=14(cm) Độ mảnh λa=l0/h=14>8 → phải xét đến ảnh hưởng uốn dọc Nội lực chọn từ bảng tổ hợp nội lực ghi lại chi tiết bảng Bảng 7.Nội lực ộ chênh lêch tâm cột Ký hiệu Ký hiệu Đặc M N e1=M/N ea cặp nội bảng diểm (kN.m) (kN) (cm) (cm) lực tộ hợp cặp nội lực 3-9 emax 5,3 80,31 6,6 2,7 6,6 3-10 |M |max 7,17 139,4 5,14 2,7 5,14 3-14 Nmax 6,7 195,5 3,4 2,7 3,4 E0max(e1,ea) (cm) Với Mdh=-0,9(kNm) Ndh=109,8(kN) b Tính cốt thép đối xứng cho cặp M=5,3(kNm)=53000(daN.cm) N=80,31(kN)=8031(daN) Lực dọc tới hạn xác định theo công thức Ncr= 6.4 Eb SI (φ +α Is ¿ l0 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Với l0=308(cm) Eb=23.103(Mpa)=230.103(daN/cm2) Mơ men quán tính tiết diện I= 3 b h 22.22 =19521,3 (cm4) = 12 12 Giả thiết μt=0.047%=0.00047 Is= μtbh0(0.5h-a)2=0,00047.22.18.(0,5.22-4)2=9,12(cm4) E s 21.104 α= = =9.13 Eb 23.103 l 308 δ min=0.5-0.01 -0.01Rb=0,5-0,01 −0,01.85=0,275 22 h e 6,6 = =0,3 h 22 e →δ e=max( , δ min)=0,3 h Hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm: 0,11 0,11 +0,1= +0,1=0,369 0,3 S= 0,1+ δ e 0,1+ φp với bê tông cốt thép thường: φ p=1 hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng dài hạn: φ l=1+ M dh +¿N dh M + Ny y =1+ −0,9+109,8.0,11 =1,79ξ R =0,65 x= N 8031 = =4,29 ( cm ) hàm lượng cốt thép giả thiết hợp lí Tuy nhiên μ< μmin =0,2 % nên ta bố trí cốt thép theo hàm lượng cốt thép tối thiểu: AS=AS’= μmin bh0 0,2.22.18 = =0,792(cm2) 100 % 100 % c tính cốt thép đối xứng cho cặp 3, ta có kết tính thép cho: + cặp nội lực 2: AS=AS’=0,2(cm2) ++ cặp nội lực 3: AS=AS’=0,31(cm2) Ta thấy lượng cốt thép nhỏ(20(cm) nên cần bố trí 2∅ 16 theo điều kiện cấu tạo có AS= 4,02(cm2)>0,792(cm2) cho phần tử cột 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP II Tính cốt thép cho phần tử cột 12: bxh=22x40 cm a số liệu tính tốn Chiều dài tính tốn l0=0,7H=0,7.3,7 = 2,59(m)=259(cm) Giả thiết a=a’=4cm → h0=h-a=40-4 =36(cm) Za=h0-a=36-4=32(cm) Độ mảnh λh=l0/h=259/36=6,475