Khung nhà bê tông cốt thép toàn khối - đồ án bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BỘ MÔN KẾT CẤU BTCT SỐ KHUNG NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Họ tên sinh viên: Hồ Sĩ Kỳ Anh Lớp: XD17/A5 Nhóm: N10-01 Cơng trình có thiết kế kiến trúc vẽ kèm theo, với số liệu kích thước sau: Lx1 (m) Lx2 (m) Ly1 (m) Ly2 (m) 2.8 6.0 5.5 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH Số tầng ht (m) 3,5 W0 (vùng gió) Khun g trục III MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO MỤC LỤC VẬT LIỆU - TIẾT DIỆN - TẢI TRỌNG 1.1 Chọn vật liệu sử dụng .3 1.2 Sơ kích thước tiết diện 1.2.1 Sơ chiều dày sàn 1.2.2 Sơ tiết diện dầm khung 1.2.3 Sơ tiết diện cột khung: .5 1.2.4 Sơ bề dày tường 1.2.5 Sơ bề dày thang, chiếu tới, chiếu nghỉ .6 1.3 Xác định tải trọng : 1.3.1 Tĩnh tải : 1.3.2 Hoạt tải: 10 1.3.3 Tải trọng gió: 10 1.3.4 Tải trọng cầu thang : 12 Tính tốn khung không gian : 13 2.1 Tĩnh tãi (DEAD): .13 2.2 Hoạt tải (LIVE): 15 2.3 Tải trọng gió (WIND): 16 2.4 Tải cầu thang : 16 TÍNH TỐN NỘI LỰC VỚI TỪNG TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG, TỔ HỢP NỘI LỰC: .17 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO VẬT LIỆU SỬ DỤNG : Sử dụng bê tơng B20, cốt thép nhóm A-I, A-III - Bê tơng với cấp độ bền B20 có: Rb = 11,5.105 daN/m2 = 11500 kN/m2 Rbt = 0,9.105 daN/m2 = 900 kN/m2 Eb = 27.108 daN/m2 = 27.106 kN/m2 - Cốt thép loại AI có: Rs = Rsc = 225.105 daN/m2 = 225000 kN/m2 Rsw = 175.105 daN/m2 = 175000 kN/m2 Es = 21.109 daN/m2 = 21.107 kN/m2 - Cốt thép loại AIII có: Rs = 365.105 daN/m2 = 365000 kN/m2 Rsw = 290.105 daN/m2 = 290000 kN/m2 Es = 20.109 daN/m2 = 20.107 kN/m2 SƠ BỘ KICH THƯỚC TIẾT DIỆN 2.1 Sơ chiều dày sàn : - Sàn có dầm - Chọn sàn điển hình (3000x5700) mm => Sàn phương Với : D = 0,8  1,4 (Do nhà dân dụng nên chọn D=1) m = 40  45 (Do sàn phương) => Chọn sàn dày SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 2.2 Sơ tiết diện dầm khung * Chọn nhịp điển hình để sơ chọn tiết diện: - Tiết diện dầm ngang:  Dầm liên kết với cột: nhịp 2800 mm, nhịp 6000 mm + Nhịp 2800: => Chọn h = 250 mm => Chọn b = 200 mm (tối thiểu) + Nhịp 6000: => Chọn h = 500 mm => Chọn b = 200 mm  Dầm liên kết với dầm: nhịp 3000 mm, 2800 mm => Chọn h = 250 mm => Chọn b = 200 mm (tối thiểu) Vậy tiết diện dầm ngang dầm (200x250), (200x500)mm dầm phụ (200x250)mm - Tiết diện dầm dọc:  Dầm liên kết với cột: nhịp 2400, 3300, 5500, 5000 (chọn dầm điển hình dầm khác lấy tương tự) + Nhịp 3300 2400: => Chọn h = 250 mm SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO => Chọn b = 200 mm (tối thiểu) + Nhịp 5500, 5000: => Chọn h = 500 mm => Chọn b = 200 mm  Dầm liên kết với dầm: nhịp 5000 mm, 5700 mm => Chọn h = 400 mm => Chọn b = 200 mm Vậy tiết diện dầm dọc (200x250), (200x500)mm dầm phụ (200x400) 2.3 Sơ tiết diện cột khung:  Diện tích tiết diện cột sơ theo cơng thức: với N = q.S.n Trong đó: - k hệ số kể tới ảnh hưởng momen cột k = 1,1 cột k = 1,2 cột biên k = 1,3 cột góc - q = g + p (kN/m2) giá trị tải trọng đứng sơ m2 sàn Cơng trình thuộc loại hộ, tường vách gạch số tầng nên dùng q = (kN/m2) - S (m2) diện tích sàn truyền tải lên cột khung - n số tầng cơng trình  Bảng sơ tiết diện cột khung (chọn cột có diện tích truyền tải lớn mặt bằng): SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ Tên S cột (m2) Cột (k = 1,1) =23.1 Cột biên (k = 1,2) =16,8 Cột góc GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO q=g+ p (kN/m2) 8 (k = 1,3) N = q.S.n (kN) n=6 n=2 1108,8 396,6 806,4 410,4 268,8 136,8 Ac (cm2) n=6 n=2 1061 353 (25x40 ) (20x20 ) 841 280 (25x30 ) (20x20 ) 464 155 (25x25 ) (20x20 )  Cột chi tiết kiến trúc phía trước ta chọn cột vẽ kiến trúc: cột đứng (200x200)mm mặt tầng 2.4 Sơ bề dày tường : - Chiều dày tường ta chọn tường 100mm, 200mm để phù hợp với kiến trúc bề rộng dầm chọn SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 2.5 Sơ cấu tạo cầu thang : - Cầu thang vế - Sơ chiều dày thang: Nhịp tính tốn: Vậy ta chọn - Kích thước bậc thang : (lấy theo vẽ kiến trúc) + Chiều rộng : + Chiều cao : - Sơ dầm chiếu nghỉ, dầm chiếu tới (nhịp 2800): chọn tiết diện (200 x 250) mm sơ mục 2.2 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO XAC DỊNH TẢI TRỌNG : 3.1 Tĩnh tải : 3.1.1 Sàn tầng (không có lớp chống thấm): Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày Hệ số tin cậy (m) (kN/m3) Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn tính tốn (kN/m2) (kN/m2) Gạch ceramic 0,01 1,1 25 0,25 0,275 Vữa lót 0,02 1,2 18 0,36 0,432 Bê tông cốt thép sàn 0,08 1,1 25 2,0 2.2 Vữa tô 0,02 1,2 18 0,36 0,432 Tổng: 2,97 3,339 Tải hồn thiện (khơng kể tải sàn) 0,97 1,139 3.1.2 Sàn nhà vệ sinh, ban công : Đối với ô sàn vệ sinh, sàn ban công, sàn mái trọng lượng lớp cấu tạo cộng thêm trọng lượng lớp chống thấm: - Trọng lượng lớp chống thấm tạo độ dốc: gtc = 0,36 kN/m2 ; n = 1,2 Giá trị tải trọng sàn vệ sinh, ban cơng, mái có sử dụng: Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày Hệ số tin cậy (m) (kN/m3) Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn tính tốn (kN/m2) (kN/m2) Gạch chống trơn 0,01 1,1 25 0,25 0,275 Vữa lót 0,02 1,2 18 0,36 0,432 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO Bê tông cốt thép sàn 0,08 1,1 25 2,0 2.20 Vữa tô 0,02 1,2 18 0,36 0,432 0,36 0,432 Tổng: 3,33 3,771 Tải hoàn thiện (không kể tải sàn) 1,33 1,571 Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn tính tốn (kN/m2) (kN/m2) Lớp vữa chống thấm tạo độ dốc 1.2 Giá trị tải trọng sàn mái không sử dụng (dày 8cm): Các lớp cấu tạo sàn Chiều dày Hệ số tin cậy (m) (kN/m3) Vữa lót 0,02 1,2 18 0,36 0,432 Bê tông cốt thép sàn 0,08 1,1 25 2,0 2,2 Vữa tô 0,02 1,2 18 0,36 0,432 Lớp chống thấm 1.2 0,1 0,12 Lớp vữa tạo dốc 1.2 0,36 0,432 Tổng: 3.18 3,616 Tải hồn thiện (khơng kể tải sàn) 1,18 1,416 3.1.3 Tải trọng tường xây: - Trọng lượng tường xây: (THEO KIẾN TRÚC) + Tường dày 100 mm + Tường dày 200 mm SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 10 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 3.2Hoạt tải:  Tùy theo chức sử dụng sàn, giá trị tải trọng lấy theo TCVN 2737 – 1995, cụ thể sau:  Bảng giá trị hoạt tải mà cơng trình sử dụng: Loại phịng Giá trị tiêu chuẩn (daN/m2) Tồn phần Phần dài hạn Phòng ăn Phòng khách Phòng vệ sinh Phòng tắm Phòng ngủ (kiểu hộ) 150 30 Mái có sử dụng 50 Mái khơng sử dụng 75 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH Hệ số tin cậy Giá trị tính tốn (daN/m2) Tồn phần Phần dài hạn Phần ngắn hạn 1,3 195 39 156 - 1,3 65 - 65 - 1,3 97,5 - 97,5 14 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUN HẢO 3.3Tải trọng gió: Cơng trình có chiều cao H = 21m < 40m, nên theo TCVN 2737 – 1995 không kể tới thành phần động tải trọng gió, gió tĩnh xác định theo cơng thức sau: W = Wc n c k B Trong đó: - Wc: giá trị áp lực gió theo đồ phân vùng áp lực gió lãnh thổ Việt Nam - n hệ số tin cậy Chọn thời gian sử dụng giả định cơng trình 50 năm n = 1,2 - c hệ số khí động cho mặt phẳng thẳng đứng c = +0,8 mặt phẳng đón gió c = -0,6 mặt phẳng hút gió - k hệ số độ cao, tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao z, ứng với dạng địa hình t xác định theo cơng thức sau: Với: o o o o o độ cao địa hình dạng t mà vận tốc gió khơng cịn chịu ảnh hưởng mặt đệm, cịn gọi độ cao gradient mt số mũ tương thích với địa hình dạng t Địa hình A địa hình trống trải, khơng có có vật cản cao khơng q 1,5m (bờ biển thống, mặt sơng, hồ lớn, cánh đồng…) Địa hình B địa hình tương đối trống trải, có số vật cản thưa thớt cao khơng q 10m (vùng ngoại nhà, thị trấn, làng mạc…) Địa hình C địa hình bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát cao từ 10m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…) Bảng độ cao hệ số mt: Dạng địa hình (m) mt A 250 0,070 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 15 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO B 300 0,090 C 400 0,140 Cơng trình vùng gió III địa hình C (ở nội thành) nên: Wc = 125daN/m2 = 400m mt = 0,14 - B bề rộng đón gió, xác định theo cách gán tải vào phần tử dầm B (m) trung bình cộng chiều cao hai tầng nằm liền kề cao trình z (m) xét  Bảng tính kết áp lực gió: Dầm biên tầng Cao độ z (m) k B (m) Wđón gió Whút gió (daN/m) (daN/m) 1–2 4,2 0,515 3,9 241,02 180,77 2–3 7,8 0,612 3,55 260,71 195,53 3–4 11,3 0,679 3,5 285,18 213,89 4–5 14,8 0,733 3,5 307,86 230,9 5–6 18,3 0,777 3,1 289,04 216,78 - Mái 21 0,808 2,35 227,9 170,9 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 16 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO TINH TOAN KHUNG KHONG GIAN : CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI NHẬP VÀO MƠ HÌNH TÍNH KHUNG Các trường hợp tải trọng TĨNH TẢI (DEAD) Chú thích - - Trọng lượng thân - - Phần tải dài hạn hoạt tải HOẠT TẢI (LIVE) Chất đầy phần tải ngắn hạn hoạt tải HOẠT TẢI (LIVE) Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn hoạt tải HOẠT TẢI (LIVE) Chất cách nhịp phần tải ngắn hạn hoạt tải cịn lại GIĨ TX (WIND) Gió phương X từ trái GIĨ PX (WIND) Gió phương –X từ phải GIĨ TY (WIND) Gió phương Y từ trước GIĨ PY (WIND) Gió phương –Y từ sau Lưu ý: tính khung phẳng có tải GIĨ TX, GIĨ PX 4.1Tĩnh tải (DEAD):  Trọng lượng thân cấu kiện sàn, dầm, cột phần mềm tính tốn kết cấu (ETAB2015) tự động hóa  Giá trị tải thường xuyên: - Giá trị tải thường xuyên = Trọng lượng lớp hoàn thiện sàn + Phần dài hạn hoạt tải - Giá trị tải thường xuyên nhập dạng tải phân bố sàn có chiều từ xuống 4.1.1 Sàn: - Bảng giá trị tải thường xuyên: SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 17 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUN HẢO Giá trị tính tốn (kN/m2) Loại Lớp phịng hồn thiện sàn Phịng ăn Phịng khách Phịng ngủ 1,139 Buồng vệ sinh, Phòng tắm Phần dài hạn Phần tải thường xuyên 0,39 1,529 0,39 1,961 - 1,571 1,571 Mái có sửa dụng Mái khơng sử dụng 1,416 - 1,416 Mái có đặt bồn nước m3 1,416 + 0,65 - 2,066 - Cầu thang : Mơ hình vào khung khơng gian với trường hợp nguy hiểm (TT + HT) chất đầy Giá trị tính tốn (kN/m2) Bản nghiêng 6,1 Bản chiếu nghĩ 4,794 SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 18 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 4.1.2 Dầm:  Tải trọng tường xây: (dùng chung giá trị dầm 500) htường (m) Loại tường (mm) (kN/m) (Sàn mái) 200 1,98 2,2 100 4,356 (Sàn 6) 200 8,712 3,0 100 5,94 (Sàn 3,4,5) 200 11,88 3,1 100 6,138 (Sàn 2) 200 12,276  Tĩnh tãi ban cơng: Lấy 0,5 kN/m (bao gồm lan can kính, tây vịn, đứng inox…) SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 19 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 4.2Hoạt tải (LIVE): Loại phòng Giá trị phần ngắn hạn (kN/m2) Phòng ăn Phòng khách Phịng vệ sinh Phịng tắm Phịng ngủ Ban cơng 1,56 Mái có sử dụng 0,65 Mái khơng sử dụng 0,975 4.3Tải trọng gió (WIND): Dầm biên tầng SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH Wđón gió Whút gió (kN/m) (kN/m) 1–2 2,41 1,81 2–3 2,61 1,96 3–4 2,85 2,14 4–5 3,08 2,31 5–6 2,89 2,17 - Mái 2,28 1,71 20 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO TÍNH TOÁN NỘI LỰC VỚI TỪNG TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG, TỔ HỢP NỘI LỰC:  Theo TCVN 2737 – 1995, tổ hợp tải trọng gồm có tổ hợp tổ hợp đặc biệt: - Tổ hợp gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn tạm thời ngắn hạn Tổ hợp tải trọng có từ hai hoạt tải tạm thời trở lên phải nhân với hệ số 0,9 - Tổ hợp đặc biệt gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn tạm thời ngắn hạn xảy tải trọng đặc biệt  Trong phạm vi đồ án môn học cần tính tốn với tổ hợp nội lực (vì khơng có tải trọng đặc biệt)  Định nghĩa tổ hợp nội lực: SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH Tổ hợp Cấu trúc TH1 TT + HT1 TH2 TT + HT2 TH3 TT + HT3 TH4 TT + 0,9[HT1 + GIO TX] TH5 TT + 0,9[HT1 + GIO PX] TH6 TT + 0,9[HT1 + GIO TY] TH7 TT + 0,9[HT1 + GIO PY] TH8 TT + 0,9[HT2 + GIO TX] TH9 TT + 0,9[HT2 + GIO PX] TH10 TT + 0,9[HT2 + GIO TY] TH11 TT + 0,9[HT2 + GIO PY] TH12 TT + 0,9[HT3 + GIO TX] TH13 TT + 0,9[HT3 + GIO PX] TH14 TT + 0,9[HT3 + GIO TY] TH15 TT + 0,9[HT3 + GIO PY] BAO Envelope[TH1,…,TH15] 21 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO MƠ HÌNH 3D KHUNG KHƠNG GIAN (ETAB 2013) SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 22 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO TÊN PHẦN TỬ DẦM CỘT KHUNG TRỤC SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 23 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO TIẾT DIỆN PHẦN TỬ DẦM CỘT KHUNG TRỤC SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 24 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO 25 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO BIỂU ĐỒ BAO LỰC DỌC KHUNG TRỤC (kN) BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT KHUNG TRỤC (kN) SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 26 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO BIỂU ĐỒ BAO MOMEN KHUNG TRỤC (kNm) SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 27 MSSV: 16520800229 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ GVHD: TRẦN THỊ NGUYÊN HẢO THIẾT KẾ CỐT THEP KHUNG : SVTH: HỒ SĨ KỲ ANH 28 MSSV: 16520800229