Đồ án bê tông cốt thép 2

Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt THIẾT KẾ TRƯỜNG HỌC TẦNG I Giới thiệu cơng trình: Một trường học tầng xây dựng Vĩnh Phúc.;- II Số liệu đồ án: A SỐ LIỆU THIẾT KẾ : STT Bê Tông L1 L2 B1 H1 H2 H3 H4 H5 Địa Điểm B20 7,2 2,5 3,5 1,6 3,9 3,6 3,3 1,2 VĨNH PHÚC SƠ ĐỒ Các quy phạm tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 356_2005: kết cấu bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737_1995: tải trọng tác động – tiêu chuẩn thiết kế I Các dặc trưng tính tốn vật liệu: -Kích thước nhịp: L1 = 7,2 m, L2 = 2,5 m - Kích thước bước cột: B1 = 3,5 m - Chiều cao tầng : H1=1,6 H2=3,9 H3 = 3,6m H4 = 3,3m H5 1,2m - Địa điểm xây dựng Vĩnh phúc III - Vật liệu sử dụng cho thiết kế : Bê tông : Bê tơng có cấp độ bền B20 có : + Khối lượng riêng γ = 2500 Kg/m2 + Cường độ chịu nén tính tốn Rn = 11,5 Mpa + Cường độ chịu kéo tính tốn Rk = 0,9 Mpa + Mođun đàn hồi E = 27.10-3 Mpa Cốt thép : Cốt thép sử dụng   10mm có : SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt + cường độ chịu kéo tính tốn Rs = 225 MPa, Rsw = 175 MPa + cường độ chịu nén tính tốn Rsc = 225 MPa Cốt thép sử dụng   10mm có : + cường độ chịu kéo tính tốn Rs =280 MPa, Rsw = 225 MPa + cường độ chịu nén tính tốn Rsc = 280 MPa IV- Chọn sơ kích thước sàn, dầm, cột : Chọn kích thước chiều dày sàn : Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn : Chọn giải pháp sàn tồn khối, khơng bố trí dầm phụ có dầm qua cột a Sàn phịng học : - Kích thước Lngắn =B1= 3,5m; Ldài =L1= 7,2 m - L1 7,   2, 07  Ta có B1 3,5  Như làm việc phương, thuộc kê cạnh : m= 30÷40 Chọn m= 35 với D = 1,1 ÷ 1,4 Chọn D = 1,2 m  35  Chọn  D  1,  hs  D.B1 1.2.350   120mm m 35 Chọn hs=120mm - Hoạt tải tính tốn: ps  p tc n  200.1,  240daN / m SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II _ GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Tĩnh tải tính tốn: STT Nội dung Tĩnh tải sàn gs Trọng lượng riêng (kg/m3) Trị số tiêu chuẩn (kg/m2) Hệ số vượt tải 0,01 1800 18 1,1 19,8 25 0,12 15 Tổng 1800 2500 1500 45 300 22,5 1,3 1,1 1,3 58,5 330 29,25 437,55 Chiều dày Các lớp (m) Gạch Ceramic 400x400 lát Vữa XM liên kết 75# BTCT đổ chỗ Trát trần vữa XM 75# (n) Trị số tính tốn (kg/m2) Tổng tải phân bố tính tốn sàn khu phòng học: qs  g s  ps  437,55  240  677,55daN / m b Sàn hành lang - Kích thước Lngắn =L2= 2,5 m; Ldài =B1= 3,5 m D L2 hs = m - Với: - D = 1,1 ÷ 1.4 Chọn D = 1,2 Xét tỷ số cạnh ô bản: B 1\L2= 3,5\2,5=1,4 < Như bản kê cạnh làm việc theo hai phương theo phương: m= 35÷45.Chọn m= 40  m  40  Chọn  D  1,  hs  D.L2 1, 2.2500   75mm m 40 Chọn hs=80mm - Hoạt tải tính tốn: phl  phltc n  300.1,  360daN / m SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II - STT Tĩnh tải tính tốn: Nội dung Tĩnh tải sàn gs GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Các lớp Trọng lượng riêng (kg/m3) Trị số tiêu chuẩn (kg/m2) Hệ số vượt tải 0,01 1800 18 1,1 19,8 25 0,08 15 Tổng 1800 2500 1500 45 200 22,5 1,3 1,1 1,3 58,5 220 29,25 357,3 Chiều dày (m) Gạch Ceramic 400x400 lát Vữa XM liên kết 75# BTCT đổ chỗ Trát trần vữa XM 75# (n) Trị số tính tốn (kg/m2) Tổng tải phân bố tính tốn sàn khu hành lang: c qhl  g hl  phl  357,3  360  717, 3daN / m d Sàn mái Do tải trọng sàn mái nhỏ nên ta chọn hs=80mm c + Hoạt tải tiêu chuẩn: Theo TCVN 2737-1995 pm = 75 daN / m Hoạt tải tính toán: pm  pmtc n  75.1,3  97,5daN / m - STT Tĩnh tải tính tốn: Nội dung Tĩnh tải mái gm Các lớp Trọng lượng riêng (kg/m3) Trị số tiêu chuẩn (kg/m2) Hệ số vượt tải (n) Trị số tính tốn (kg/m2) 0,04 1800 72 1,1 79,2 0,025 0,15 0,025 1800 1500 1800 45 225 45 1,3 1,1 1,3 58,5 247,5 58,5 0,08 2500 200 1,1 220 0,015 Tổng 1500 22,5 1,3 29,25 692,95 Chiều dày (m) lớp gạch nem chống nóng 200x200x20 Vữa XM liên kết 75# Gạch lỗ chống nóng Vữa XM liên kết 75# BTCT đổ chỗ chống thấm Trát trần vữa XM 75# SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Tổng tải phân bố tính tốn sàn mái: qm  g m  pm  692,95  97,5  790, 45daN / m Cấu tạo tải trọng tường xây 220 TT lớp vật liệu tiêu chuẩn Hai lớp vữa trát dày 30 mm γ = 1800 daN/ m 0.03.2000 = 60 daN/ m Khối xây gạch rỗng γ =1500daN/ m Dày 220mm 0,22.1500=330 daN/ m Hệ số tin cậy n 54 1.3 70,2 330 1.1 363 433, tổng qt Chọn kích thước tiết diện dầm a Dầm AB(dầm hành lang) Nhịp dầm L2= 2,5 m -Chiều cao dầm: 1 1 hd  (  )  L2  (  )  2500  (312,5  208,33) mm 12 12 Chọn hd = 250 mm Vì nhịp dầm nhỏ nên ta chọn bd=220mm Kích thước dầm AB: 22x25cm b Dầm BC(dầm phòng) Nhịp dầm L1 = 7,2 m - Chiều cao dầm: 1 1 hd  (  )  L1  (  )  7200  (900  600) mm 12 12 Chọn hd=700mm - Bề rộng dầm: SVTH: Bùi Văn Hiệp TT tính tốn Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt bd  (0,3  0,5)hd  (0,3  0,5).700  (210  350)mm Chọn bdc =220 mm Kích thước dầm BC: 22x70cm - Với dầm mái, tải trọng nhỏ nên chọn chiều cao nhỏ hơn: Ta chọn: bdmxhdm22x50cm c Dầm dọc nhà: Nhịp dầm B1 = 3,5 m - Chiều cao dầm: 1 1 hd  (  )  B1  (  )  3500  (437,5  291, 66) mm 12 12 Chọn hd=400mm - Bề rộng dầm: bd  (0,3  0,5)hd  (0,3  0,5).400  (120  200) mm Chọn bd =220 mm Kích thước dầm: 22x40cm Kích thước tiết diện cột: Cột chịu nén tải trọng đứng chịu mômen chủ yếu tải trọng ngang nhà ta chọn sơ kích thước cột theo trị số lực dọc ước định A Với k N Rb k  1,3   Rb  11,5MPa SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt a b c a Cột trục A-4: Diện tích truyền tải cột trục A: SA  2,5 3,5 3, (  )  4,375( m2 ) 2  Tầng - Lực dọc tải trọng phân bố mái: N sm  qm S A  790, 45 x 4,375  3458, 22(daN ) - Lực dọc dầm tầng mái: L   N dm   hd  hs  bd B1   hdhl  hs  bdhl  .K 2  2,5     0,  0, 08  0, 22.3,5   0, 25  0, 08  0, 22 .2500.1,1  806,16(daN )   SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Lực dọc tường mái: N tm  qt.li hi  433, 2.3,5.1,  1819, 44(daN )  N  N sm  N dm  Ntm  3458, 22  806,16  1819, 44  6083,82( daN )  A3  k N 1,3.6083, 22   68, 77(cm ) Rb 115 Vậy chọn kích thước cột acxbc=22x22(cm) có A=484cm2 Tầng 2: - Lực tải trọng phân bố sàn hành lang tầng 3: N hl  717,3.4,375  3138,18 (daN) - Lực tải trọng dầm tầng 3: N d  N dm  806,16(daN ) - Lực tải trọng phân bố tường tầng 3: Nt  qt.li hi k  433, 2.3,5.1,1.1  1667,82kN/m - Lực tải trọng cột tầng 3: N c  0, 22.0, 22.(3,3  0, 4).2500.1,1  385,99daN N  N  N hl  N d  N t  N c →  6083,82  3138,18  806,16  1667,82  385,99  12081,97(daN ) A2  kN 1.3  12081,97   136,57(cm ) Rb 115 → Vậy ta chọn kích thước cột ac×bc=22×22cm có A=484 cm2  Tầng 1: - Lực tải trọng phân bố hành lang tầng 2: N hl  717,3.4,375  3138,19 (daN) - Lực tải trọng dầm tầng 2: N d  N d  806,16( daN ) - Lực tải trọng phân bố tường tầng 2: Nt  433, 2.3,5.1,1  1667,82(daN) - Lực tải trọng cột tầng 2: N c  0, 22.0, 22.(3,  0, 4).2500.1,1  425,92kN / m SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt  N1  N  N hl  N d  N t  N c  12081,97  3138,19  806,16  1667,82  425, 92  18120, 06daN kN 1,3.18120, 06 A1    204,83(cm ) R 115 b → Vậy ta chọn kích thước cột b=22×22=484 cm2 b Cột trục B-4: Diện tích truyền tải cột trục B: S B  3,5.( 7, 2,5  )  16,975m 2  Tầng - Lực dọc tải trọng phân bố mái: N sm  qm S B  790, 45.16,975  13417,88(daN ) - Lực dọc dầm tầng mái: 2,5 7,   N dm   0, 25  0, 08  0, 22   0,5  0, 08  0, 22   0,  0, 08  0, 22.3,5 2500.1,1 2    1720daN → N  N sm  N dm  13417,88  1720  15139 daN A3  → kN3 1,3.15139   169,19 (cm2 ) Rb 115 Vậy ta chọn kích thước cột b=22×30cm có A=660 cm2  Tầng 2: - Lực tải trọng sàn hành lang tầng 3: N hl  717,3 - 2,5 3,5  3138,188 daN Lực dọc tải trọng phòng học tầng 3: N ph  677, 55 - 7, 3,5  8537,13 daN Lực tải trọng dầm tầng 3: 2,5 7,   N d   0, 25  0, 08  0, 22   0,  0,12  0, 22   0,  0,12  0, 22.3,5 2500.1,1  2329, 22( daN ) 2   - Lực tải trọng phân bố tường tầng 3: SVTH: Bùi Văn Hiệp Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Tường có cửa nhân với hệ số k =0,7  7,  N t  433,  (3,3  0, 7)  433, 2.3,5.(3,3  0, 4).0,  7132, 638daN   - Lực tải trọng cột tầng 3: N c  0, 22.0,3.(3,3  0, 4).2500.1,1  526,35( daN ) N  N  N hl  N ph3  N d  N t  N c →  15139  3138,188  8537,13  2329, 22  7132, 638  526,35  36630, 28(daN ) A2  kN 1.3  36630, 28   414, 08 (cm ) Rb 115 → Vậy ta chọn kích thước cột b=22×30cm có A=660 cm2  Tầng 1: - Lực tải trọng hành lang tầng 2: N hl  N hl  717, - 2, 3,5  3138,188 daN daN Lực tải trọng sàn phòng học tầng 2: N ph  N ph  677, 55 - 7, 3,5  8537,13 daN daN Lực tải trọng dầm tầng 2: 2,5 7,   N d  N d   0, 25  0, 08  0, 22   0,  0,12  0, 22   0,  0,12  0, 22.3,5 2500.1,1  2329, 22( daN ) 2   - Lực tải trọng phân bố tường tầng 2:  7,  Nt  N t  433,  (3,3  0, 7)  433, 2.3,5.(3,3  0, 4).0,7  7132, 638daN   - Lực tải trọng cột N c  0, 22.0,3.(3,  0, 4).2500.1,1  580,8( daN ) N1  N  N hl  N ph  N d  Nt  N c →  36630, 28  3138,188  8537,13  2329, 22  7132,638  580,8  58348, 26 (daN) → A1  kN1 1,3.58348, 26   660 (cm ) Rb 115 Vậy ta chọn kích thước cột b=22×35=770 cm2 c Cột trục C-4: Diện tích truyền tải cột trục C: SVTH: Bùi Văn Hiệp 10 Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt - Đoạn neo cốt cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,5 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 14 = 282mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : lan = 290mm + Cốt thép sườn dầm dọc mép cột đoạn lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 14 = 282mm Rb 11,5 - Đoạn nối chồng cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,65 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 16 = 330mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : lan = 330mm + Phần tử dầm 14 phần tử cột + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có e độ lệch tâm lớn Đó cặp có M=5585,28(daN.m); N=39236daN có  SVTH: Bùi Văn Hiệp e0 14, 24   0, 475  0,5 hcot 30 81 Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt e0  0,5 h Vậy ta cấu tạo nút góc theo trường hợp + Cốt thép 16 có d=16 - Đoạn neo cốt cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,5 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 16 = 323mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : lan = 330mm + Cốt thép sườn dầm dọc mép cột đoạn lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 20 = 403mm Rb 11,5 - Đoạn nối chồng cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,65 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 18 = 363mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : + Phần tử dầm 14 phần tử cột SVTH: Bùi Văn Hiệp 82 Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có e độ lệch tâm =12,49lớn Đó cặp có M=5653(daN.m); N=45257daN có   eo 12, 49   0,35  0,5 hcot 35 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có eo  0, 25 hcot ls1  10.d  10.20  200  ls  200mm ls  10.d  10.14  140  ls  150mm Tính tốn cấu tạo nút cột biên xà ngang + Phần tử dầm 10 phần tử cột + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có e độ lệch tâm lớn Đó cặp có M=1451,45(daN.m); N=18876daN có e0  7,6 cm SVTH: Bùi Văn Hiệp 83 Kết cấu nhà BTCT II  GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt e0 7,6   0,345  0,5 hcot 22 Vậy ta cấu tạo nút góc theo trường hợp 0, 25  e0  0,5 h - Các cốt thép dọc chịu kéo cốt thép chịu nén cần kéo dài thêm qua tiết diện vng góc với trục dọc cấu kiện mà chúng tính với tồn cường độ tính tốn, khoảng khơng nhỏ lan xác định theo công thức: lan  (an Rs  an )d Rb l  d an khơng nhỏ an +Với D10 mm dung thép AII có +Bê tơng cấp độ bền B20có + Cốt thép 14 có d=14 - Đoạn neo cốt cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tông ta có :  an = 0,5 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 14 = 282mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : lan = 290mm + Cốt thép sườn dầm dọc mép cột đoạn lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 14 = 282mm Rb 11,5 - Đoạn nối chồng cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,65 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 18 = 363mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : SVTH: Bùi Văn Hiệp 84 lan = 370mm Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt + Phần tử dầm 13 phần tử cột + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có e độ lệch tâm lớn Đó cặp có M=4218,9(daN.m); N=55711daN có  e0 7,57   0, 255  0,5 hcot 30 e0  0,5 h Vậy ta cấu tạo nút góc theo trường hợp + Cốt thép 16 có d=16 - Đoạn neo cốt cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tơng ta có :  an = 0,5 , Δλ an = , λ an = 12 lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 18 = 363mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vuông góc với cấu kiện đoạn : lan = 370mm + Cốt thép sườn dầm dọc mép cột đoạn lan = ( an  Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 18 = 363mm Rb 11,5 - Đoạn nối chồng cốt thép +Chịu nén kéo vùng chịu nén bê tông ta có :  an = 0,65 , Δλ an = , λ an = 12 SVTH: Bùi Văn Hiệp 85 Kết cấu nhà BTCT II lan = ( an  GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt Rs 280 +Δl an )d = (0,5  + 8) 18 = 363mm Rb 11,5 Vậy cần kéo dài qua trục vng góc với cấu kiện đoạn : + Phần tử dầm 13 phần tử cột + Dựa vào bảng tổ hợp nội lực cột , ta chọn cặp nội lực M,N phần tử số có e độ lệch tâm =12,49lớn Đó cặp có M=6128(daN.m); N=58963daN có   eo 12, 49   0,35  0,5 hcot 35 Vậy ta cấu tạo cốt thép nút góc theo trường hợp có eo  0, 25 hcot ls1  10.d  10.18  200  ls  200mm ls  10.d  10.14  140  ls  150mm SVTH: Bùi Văn Hiệp 86 Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt X TÍNH TỐN BẢN SÀN TÍNH TỐN SÀN HÀNH LANG Chiều dày sàn phòng học hs=80mm a) Xác định tải trọng  Tĩnh tải ô sàn hành lang SVTH: Bùi Văn Hiệp 87 Kết cấu nhà BTCT II STT Tĩnh tải sàn gs Trọng lượng riêng (kg/m3) Trị số tiêu chuẩn (kg/m2) Hệ số vượt tải 0,01 1800 18 1,1 19,8 25 0,08 15 Tổng 1800 2500 1500 45 200 22,5 1,3 1,1 1,3 58,5 220 29,25 357,3 Chiều dày Các lớp (m) Gạch Ceramic 400x400 lát Vữa XM liên kết 75# BTCT đổ chỗ Trát trần vữa XM 75# 3,5 Nội dung GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt g=3,573 p=3,6 2,5 Hoạt tải ô sàn phòng học: p ph = phlc ´ n =300´ 1, =360 (daN/m ) c ( phl =300 daN/m sàn hành lang) SVTH: Bùi Văn Hiệp 88 (n) Trị số tính tốn (kg/m2) Kết cấu nhà BTCT II GVHD: Ths Nguyễn Văn Việt b) Tính tốn nội lực cốt thép Sơ đồ tính L2/L1=3,5/2,5=1,4