Đồ Án Bê Tông Cốt Thép 2 - Khung Bê Tông Cốt Thép Toàn Khối.pdf

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BTCT II ĐỒ ÁN BTCT2 GVHD TS NGUYỄN HỮU ANH TUẤN MỤC LỤC A NỘI DUNG 2 B SỐ LIỆU THIẾT KẾ 2 I LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2 I 1 HỆ CHỊU LỰC KHUNG TOÀN KHỐI 2 I 2 CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG 4[.]

Trang 1

MỤC LỤC

A-NỘI DUNG: 2

B-SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 2

I-LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU: 2

I-1.HỆ CHỊU LỰC KHUNG TOÀN KHỐI 2

I-2.CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG: 4

I-3.SƠ BỘ TIẾT DIỆN: 4

I-4 LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG: 9

II TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 10

II.1.CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG: 10

II.2.TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI PHÂN BỐ TRÊN 1 SÀN 11

II.3 TẢI TRỌNG TRUYỀN VÀO KHUNG: 16

II.4.TẢI TRỌNG GIÓ: 24

III XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 28

III-1.TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 28

III-2.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 28

III-3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG 33

III-4 TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG PHẲNG THEO TCVN 35

IV TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 3 41

IV-1.TÍNH TOÁN THÉP DẦM 41

IV-2.TÍNH TOÁN THÉP CỘT 55

V CẤU TẠO NÚT KHUNG: thể hiện trong bảng vẽ 65

Trang 2

Số tầng n Khu vực xây dựng

Khung trục 3

CƠ SỞ TÍNH TOÁN:

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam

- TCVN 2737 - 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574 - 2012: Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

- Các tiểu chuẩn quy phạm hiện hành có liên quan

I-LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

I-1.HỆ CHỊU LỰC KHUNG TOÀN KHỐI

1/Khái niệm chung

 Kết cấu khung là hệ thanh bất biến hình nối với nhau bằng các nút cứng hoặc khớp.Khung bê tông cốt thép được dùng rộng rãi và là kết cấu chịu lực chủ yếu của nhiều loạicông trình

 Có nhiều cách phân loại khung, theo phương pháp thi công người ta chia ra thành 2loại:

+ Khung Toàn khối:

 Ưu điểm : Độ cứng ngang lớn, chịu tải trọng động tốt

Việc chế tạo các nút cứng tương đối đơn giản

 Nhược điểm : Thi công phức tạp, khó cơ giới hóa

Chịu ảnh hưởng thời tiết, thi công chậm

+ Khung lắp ghép:

Trang 3

 Ưu điểm : Các cấu kiện được chế tạo tại phân xưởng nên dễ kiểm tra chất lượng.

Thi công nhanh, dễ cơ giới hóa

 Nhược điểm : Độ cứng của kết cấu không lớn

Thực hiện các mối nối phức tạp, nhất là các nút cứng

 Hệ khung trong nhà là một hệ không gian Tuỳ trường hợp cụ thể mà có thể tínhkhung phẳng hoặc khung không gian

+ Với nhà khá dài, khung đặt theo phương ngang nhà sẽ được xem như các khungphẳng.Các khung phẳng được giằng với nhau bởi các dầm dọc

+ Khi mặt bằng của nhà vuông hoặc gần vuông, gió và các tải trọng ngang khác tácdụng theo phương bất kỳ , khi đó khung được tính như một hệ không gian

Phương án lựa chọn: KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI (tính theo khung

phẳng)

2/Phương pháp thiết kế kết cấu sàn và mái

Sàn được đổ toàn khối với hệ khung, nhằm tạo độ cứng lớn cho công trình Có bố trídầm phụ cho ô sàn có diện tích lớn Mái được lợp tôn, kết cấu chịu lực của mái là xà gồ

và dầm xiên với độ dốc , mái consol vươn ra trên mặt bằng một đoạn 1.0m

3/Bố trí hệ chịu lực của nhà khung

Trang 4

I-2.CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG:

Sử dụng bêtông cấp độ bền B20 (tương đương M250)

- Cường độ chịu nén tính toán: Rb=11,5MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt=0.9MPa

- Khối lượng riêng:

- Môđun đàn hồi:

Sử dụng thép:

- Thép nhóm AI cho loại đường kính Ø ≤ 10(mm)

Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=225MPa; RSC=225MPa

Cường độ chịu cắt khi tính toán cốt ngang: RSW=175MPa

Môđun đàn hồi:

- Thép nhóm AII cho loại đường kính Ø ≥ 12(mm)

Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=280MPa; RSC=280MPa;

- Thép nhóm AIII cho loại đường kính 10 ≤ Ø ≥ 40(mm)

I-3.SƠ BỘ TIẾT DIỆN:

Trang 6

chọn: ;

c Tiết diện cột:

+ Diện tích tiết diện cột sơ bộ theo công thức:

Trong đó: : Hệ số kể đến ảnh hưởng mômen trong cột

; Với: n là số tầng

là diện tích truyền tải lên cột khung

đối với chung cư, tườ

ng là vách gạch

+ Phạm vi truyền tải của cột để tính kích thước tiết diện:

Để xác định tiết diện cột ta chọn cột có phạm vi truyền tải lớn nhất ( tức là cột mà ở vị trí

đó có những ô sàn bao quanh có diện tích sàn lớn nhất )được thể hiện trong mặt bằng

Trang 7

HÌNH: DIỆN TÍCH CHỊU TẢI CỦA CỘT

BẢNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT KHUNG TRỤC 2

(mm)

Ac (mm 2 )

Trang 8

+ Kiểm tra về độ ổn định, đó là việc hạn chế độ mãnh

(với , b: bề rộng tiết diện, H: chiều cao tầng)

• Đối với khung nhà nhiều tầng liên kết cứng giữa dầm và cột có từ 2 nhịp trở lên, đổ bêtông cốt thép toàn khối hệ số

- Kiểm tra độ ổn định của cột biên (250x400) tầng 1:

Thõa mãn điều kiện về ổn định

• Với các cột còn lại việc kiểm tra ổn định được thực thiện tương tự và thể hiện ở bảng sau:

BẢNG KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA CỘT hệ số Tầng H(m) Kiểm tra Tầng H(m) Kiểm tra 0.7

- Cột biên ở 5 tầng có tiết diện 250×300 mm

- Cột giữa ở 5 tầng có tiết diện 250×500 mm

Trang 9

HÌNH: MẶT BẰNG SƠ BỘ TIẾT DIỆN DẦM, CỘT

Trang 10

HÌNH: SƠ ĐỒ CHỌN TIẾT DIỆN KHUNG TRỤC 3

I-4 LẬP SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG:

Tính khung ngang được thực hiện theo sơ đồ khung phẳng theo phương cạnh ngắn của công trình ( phương có độ cứng và độ ổn định kém hơn )

Mô hình hóa kết cấu khung thành các thanh đứng (cột) và các thanh ngang (dầm), liên kết cứng với nhau tại các nút và liên kết giữa cột với móng là ngàm tại mặt móng

Khung được tính theo sơ đồ đàn hồi, để đơn giản lấy nhịp tính toán bằng nhịp kiến trúc, ta có sơ đồ tính:

Trang 11

- Hệ số tin cậy lấy theo bảng 1, trang 10 TCVN 2737 – 1995.

- Trọng lượng riêng của các thành phần cấu tạo sàn theo “ Sổ tay thực hành kết cấu

công trình ” – PGS.PTS.Vũ Mạnh Hùng

Trang 12

II.2.TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI PHÂN BỐ TRÊN 1 SÀN

+ Đối với sàn thường xuyên tiếp xúc với nước ( sàn vệ sinh,…) thì cấu tạo sàn còn có thêm lớp chống thấm

Trang 13

: hoạt tải tiêu chuẩn ;

2

Lớp vữalót

5

Đườngống, thiếtbị

Tổng tĩnh tải

Tổng

Trang 14

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BAN CÔNG, LÔGIA

Tổng tĩnh tải

Trang 15

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN VỆ SINH

Trang 18

◊ Dầm ngang (250×600) : ;

Tường 100 phân bố đều trên dầm chính:

Tường 100 xây trên đà kiềng:

☼ Nhịp AB ở các tầng là hành lang nên không có tường xây bên trên

HÌNH: SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI CỦA SÀN LÊN DẦM

Trang 19

☼ Lực tập trung tại nút khung đà kiềng:

Nhịp A-B: do sàn S1 truyền vào dạng tam giác:

Nhịp B-C: do sàn S2 truyền vào dạng hình thang và tường truyền vào dạng phân bố đều:

Trang 20

Nhịp C-D: do sàn S3 truyền vào dạng tam giác và tường truyền vào dạng phân bố đều:

☼Tải trọng truyền vào dầm mái:

Tĩnh tải trên mái đưa về phân bố đều:

Trang 21

HÌNH: SƠ ĐỒ TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN KHUNG TRỤC 3

Trang 22

Nhịp A-B: do sàn S1 truyền vào dạng tam giác:

Nhịp B-C: do sàn S2 truyền vào dạng hình thang:

Nhịp C-D: do sàn S2 truyền vào dạng tam giác:

Hoạt tải trên mái đưa về phân bố đều:

Trang 23

HÌNH: SƠ ĐỒ HOẠT TẢI 1

Trang 24

Trang 25

Trang 26

- : hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao so với mốc chuẩn;

Mốc chuẩn để xác định hệ số k được lấy ở cao trình mặt đất tự nhiên cách mặt nền ở cốt là 0.9(m);( tra bảng trong TCVN 2737-1995)

Hoặc: tính theo công thức A.23 TCXD 229-1999 :

Với dạng địa hình A thì = 250 (m) và

- C: hệ số khí động (bảng 6 TCVN 2737-1995)

• ( phía đón gió )

• ( phái khuất gió )

Tải trọng tính toán của gió truyền lên khung được tính theo công thức:

•

Đối với mái có độ dốc thì các hệ số được xác định dựa vào tỷ số chiều cao nhà /

chiều ngang nhà và góc xiên của mái: , ,

Trang 27

• (phía khuất gió)

Hệ số tin cậy

B: phạm vi truyền tải

● Chọn độ sân chôn móng cách mặt đất tự nhiên( cốt -0.9) là 1m

► Kết quả tính toán áp lực gió truyền vào cột biên

BẢNG TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ

Z (m) C đón C hút

W đón

(kN/m 2 ) (kN/m W hút 2 )

Bước cột

► Tải gió tác dụng lên mái:

Để an toàn hệ số k lấy ở cao trình đỉnh mái tức là

Trang 28

HÌNH: SƠ ĐỒ GIÓ TÁC DỤNG VÀO KHUNG – GIÓ TRÁI (kN/m)

Trang 29

HÌNH: SƠ ĐỒ GIÓ TÁC DỤNG VÀO KHUNG – GIÓ PHẢI (kN/m)

Trang 30

11III XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC

III-1.TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG

1.0TT + 0.9HT2 + 0.9 GT

1.0TT + 0.9HT2 + 0.9GP

III-2.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Trang 31

► Vì trọng lược bản thân dầm và cột khung chưa tính đến nên khi khai báo tải trọng trong chương trình tính toán kết cấu, với trường hợp tĩnh tải phải kể đến trọng lượng bản

thân của kết cấu (dầm, cột khung) với hệ số vượt tải n=1.1

Trang 32

HÌNH: BIỀU ĐỒ BAO MÔMEN(kN.m)

Trang 33

HÌNH: BIỀU ĐỒ BAO LỰC DỌC(kN)

Trang 34

HÌNH: BIỂU ĐỒ BAO LỰC CẮT (kN)

Trang 35

III-3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG

XEM KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ (BIẾN DẠNG) XUẤT RA TỪ SAP2000:

- khung phẳng ta chỉ xét U1(chuyển vị theo phương trục X)

- Ta xét các COMBOgây ra chuyển vị lớn

KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ COMB5KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ COMB4

Trang 36

KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ COMB6

► Kiểm tra độ cứng:

Theo điều 2.6.3 TCVN 198-1997: Thiết kế nhà cao tầng.

Chuyển vị trí theo phương ngang tại đỉnh kết cấu của nhà cao tầng tính theo phương pháp đàn hồi phải thõa mãn điều kiện:

; Đối với kết cấu khung BTCTTrong đó:

• f: chuyển vị ngang tại đỉnh của công trình

• H: chiều cao của công trình

Ta có COMB4 gây ra chuyển vị theo phương trục X lớn nhất

COMB4 = 1.0TT + 1.0GT

Trang 37

công trình đảm bảo độ cứng.

III-4 TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG PHẲNG THEO TCVN

Xác định tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán thép cho hệ dầm-cột

Cụ thể như sau:

☼ Đối với dầm: là cấu kiện chịu uốn nên chỉ cần xuất nội lực của 1 tổ hợp BAO.

• : tính thép dọc cho miền dưới

• : tính thép dọc cho miền trên

• : tính thép đai cho dầm

Từ kết quả tính nội lực từ phần mềm SAP2000 ta xuất nội lực tại 3 mặt cắt của phần tử dầm (2 tiết diện đaầu dầm và 1 thiết diện giữa dầm)

• Mặt cắt giữa dầm: tính thép nhịp của dầm.

• Hai mặt cắt ở 2 đầu dầm: tính thép gối của dầm.

☼ Đối với cột: ta tiến hành tổ hợp nội lực cho 2 tiết diện (một tiết diện chân cột và

một tiết diện đỉnh cột) Ta xuất nội lực của các COMBO trong phần mềm SAP

D2

0 -72.642 -54.715 -72.642

D14

0 -193.717 -91.506 -193.7174.1 32.381 32.538 32.538 4.1 104.981 146.855 146.8558.2 -72.997 -54.989 -72.997 8.2 -210.892 -107.494 -210.892

Trang 38

0

D15

0 1.6 4.506 5.235 5.235 1.6 7.887 12.792 12.7923.2 -29.006 13.600 -29.006 3.2 -26.190 -5.167 -26.190

D4

0 -44.509 35.866 -44.509

D16

0 -6.920 -3.810 -6.9201.3 -2.488 2.730 2.730 1.3 0.736 2.197 2.1972.6 -55.845 28.509 -55.845 2.6 1.986 7.135 7.135

D5

0 -274.505 -7.738 -274.505

D17

0 -11.893 -7.171 -11.8934.1 105.326 148.065 148.065 4.1 6.057 6.318 6.3188.2 -284.671 -16.064 -284.671 8.2 -15.005 -10.520 -15.005

D6

0 -69.708 6.837 -69.708

D18

0 -0.284 5.321 5.3211.6 7.491 12.722 12.722 1.6 0.667 2.029 2.0293.2 -48.267 24.290 -48.267 3.2 -6.803 -3.499 -6.803

Trang 39

1.6 8.186 13.535 13.535 0.839 -1.277 0.519 -1.2773.2 -33.644 2.378 -33.644 1.677 0.000 0.000 0.000

Tiết diện

B3

0 -33.170 -6.162 33.170

B15

0 -47.572 -30.650 47.5721.6 -14.832 12.176 14.832 1.6 -9.991 1.727 9.991

Trang 43

IV TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP KHUNG TRỤC 3

• Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 (tương đương M250)

- Cường độ chịu nén tính toán: Rb=11,5MPa

- Cường độ chịu kéo tính toán: Rbt=0.9MPa

- Khối lượng riêng:

- Môđun đàn hồi:

- Hệ số làm việc của Bêtông

• Sử dụng thép:

- Thép nhóm AI cho loại đường kính Ø ≤ 10(mm)

Môđun đàn hồi:

- Thép nhóm AII cho loại đường kính Ø ≥ 12(mm)

Cường độ chịu nén, kéo tính toán: RS=280MPa; RSC=280MPa;

- Thép nhóm AIII cho loại đường kính 10 ≤ Ø ≥ 40(mm)

IV-1.TÍNH TOÁN THÉP DẦM

Đối với dầm tính toán tại 3 tiết diện (hai gối và giữa nhịp), chọn mômen lớn nhất ở nhịp và ở gối , để tính toán cốt thép

Đối với dầm, sàn đổ toàn khối, khi tác dụng của mômen gây nén cho bản cánh thì ta

kể đến ảnh hưởng của bản cánh trong tính toán và khi bản cánh chịu kéo thì bỏ qua ảnh hưởng của bản cánh

Trang 44

+ Tính :

Nếu Tăng kích thước tiết diện (tăng chiều cao h)

Nếu Tra bảng hoặc tính

+ Tính :

+ Kiểm tra hàm lượng phải đảm bảo với

- Với tiết diện có cánh nằm trong vùng nén tính toán theo tiết diện chữ T:

+ Xác định vị trí trục trung hòa:

Trường hợp : Trục trung hòa qua cánh

Trường hợp : Trục trung hòa qua sườn

Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh

Tính theo tiết diện chữ nhật

Bề rộng vùng cánh

Với là độ vươn của cánh lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

+ (L: nhịp dầm)+

+ 1/2 khoảng cách thông thủy giữa các dầm dọc

Trang 45

Trường hợp trục trung hòa đi qua sườn

Tính theo tiết diện chữ T

+ Giả thiết

+ Tính :

Nếu Tăng kích thước tiết diện (tăng chiều cao h)

Nếu Tra bảng hoặc tính

+ Tính AS:

+ Kiểm tra hàm lượng phải đảm bảo với

- Khi chiều cao của dầm thì ta đặt thêm cốt thép phụ vào mặt bên của tiếtdiện dầm Các cốt thép này chịu các ứng suất do co ngót, nhiệt độ và giữ cho khung cốt thépkhông bị lệch khi thi công

Cốt thép dọc trong dầm được tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết trên và được lập thành bảng tính sau:

BẢNG TÍNH CỐT THÉP DỌC DẦM KHUNG

) hieäu (Tr - Ph) (KNm) (m m) (m m) (m m) (mm

Trang 46

(Nhịp BC)

Goái -72.642 Nhòp 32.538 500 250 40 0.053 259.77 2Ø16 308 0.268 Goái -72.997 500 250 40 0.120 605.57 3Ø18 763 0.663

D3

(Nhịp CD)

Goái -33.861 300 250 40 0.174 514.75 2Ø18 509 0.783Nhòp 5.235 300 250 40 0.027 72.90 2Ø16 308 0.474Goái -29.006 300 250 40 0.149 433.66 2Ø18 509 0.783

D4

(Nhịp AB)

D5

(Nhịp BC)

Goái -274.505 600 250 40 0.304 2154.20 3Ø22+3Ø25 2613 1.866Nhòp 148.065 600 250 40 0.164 1037.98 2Ø20+2Ø22 1388 0.991Goái -284.671 600 250 40 0.316 2259.41 6Ø25 2945 2.104

D6

(Nhịp CD)

D7

(Nhịp AB)

D8

(Nhịp BC)

D9

(Nhịp CD)

D10

(Nhịp AB)

Goái -27.540 300 250 40 0.142 409.74 2Ø22 760 1.169Nhòp 3.798 300 250 40 0.020 52.69 2Ø16 402 0.618

Trang 47

Goái -26.876 300 250 40 0.138 398.99 2Ø22 760 1.169

D11

(Nhịp BC)

Goái -222.439 600 250 40 0.247 1657.52 3Ø22+3Ø20 2082 1.487Nhòp 144.385 600 250 40 0.160 1009.43 4Ø20 1256 0.897Goái -236.565 600 250 40 0.262 1786.11 6Ø22 2281 1.629

D12

(Nhịp CD)

D13

(Nhịp AB)

D14

(Nhịp BC)

Goái -193.717 600 250 40 0.215 1407.77 3Ø22+2Ø20 1768 1.263Nhòp 146.855 600 250 40 0.163 1028.57 4Ø20 1256 0.897Goái -210.892 600 250 40 0.234 1555.33 5Ø22 1900 1.357

D15

(Nhịp CD)

Trang 48

Ký Mặt cắt M h b a αm As Thép Ach (%

) hiệu (Tr - Ph) (kNm) (m m) (m m) (m m) (mm

D17

(Nhịp BC)

Gối -11.893 600 250 40 0.013 76.36 2Ø12 226 0.161Nhịp 6.318 600 250 40 0.007 40.44 2Ø12 226 0.161Gối -15.005 600 250 40 0.017 96.50 2Ø12 226 0.161

D18

(Nhịp CD)

Gối 5.321 300 250 40 0.027 74.12 2Ø12 226 0.348Nhịp 2.029 300 250 40 0.010 28.02 2Ø12 226 0.348Gối -6.803 300 250 40 0.035 95.14 2Ø12 226 0.348

D19

Gối -5.110 300 250 40 0.026 71.14 2Ø12 226 0.348Nhịp -1.277 300 250 40 0.007 17.60 2Ø12 226 0.348Gối 0.000 300 250 40 0 0 2Ø12 226 0.348

D20

Gối 2.835 300 250 40 0.015 39.23 2Ø12 226 0.348Nhịp 1.010 300 250 40 0.005 13.91 2Ø12 226 0.348Gối -5.199 300 250 40 0.027 72.40 2Ø12 226 0.348

D21

Gối -11.776 300 250 40 0.061 166.98 2Ø12 226 0.348Nhịp 5.517 300 250 40 0.028 76.89 2Ø12 226 0.348Gối 10.772 300 250 40 0.055 152.31 2Ø12 226 0.348

D22

Gối -11.776 300 250 40 0.061 166.98 2Ø12 226 0.348Nhịp 2.851 300 250 40 0.015 39.45 2Ø12 226 0.348Gối 6.667 300 250 40 0.034 93.21 2Ø12 226 0.348

D23

Gối -2.653 300 250 40 0.014 36.69 2Ø12 226 0.348Nhịp 1.749 300 250 40 0.009 24.13 2Ø12 226 0.348Gối -6.102 300 250 40 0.031 85.18 2Ø12 226 0.348

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,12 MB