Thuyết minh đồ án BTCT2

- Thiết kế dầm khung: + Tính toán cốt thép dọc cho dầm,+ Cấu tạo và tính toán cốt ngang của dầm,+ Cấu tạo cắt – nối cốt dọc của dầm.. Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn: Chọn giải pháp sàn s

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

ĐỒ ÁN BTCT 2

- 

 - Yêu cầu thiết kế:

Thiết kế khung phẳng trục 3 nhà khung BTCT toàn khối 3 tầng, 5 nhịp đối xứng

 Nội dung thiết kế:

- Sơ đồ kết cấu hệ sàn tầng 2,3 và sàn mái;

- Sơ bộ kích thước tiết diện các bộ phận kết cấu sàn – dầm – cột các tầng và khungngang;

- Sơ đồ tính khung ngang;

- Tải trọng tác dụng lên khung trục 3;

- Tính nội lực khung ngang, xác định nội lực tính toán;

- Thiết kế cột khung:

+ Tính toán cốt thép dọc cho cột,+ Cấu tạo và tính toán cốt ngang của cột,+ Cấu tạo cắt – nối cốt dọc cột

- Thiết kế dầm khung:

+ Tính toán cốt thép dọc cho dầm,+ Cấu tạo và tính toán cốt ngang của dầm,+ Cấu tạo cắt – nối cốt dọc của dầm

- Cấu tạo các nút khung (ít nhất 5 nút)

Hoạt tải p c

(kG/m 2 )

Vùng gió

I L ựa chọn giải pháp kết cấu:

1 Chọn vật liệu sử dụng:

Sử dụng bê tông cấp độ bền B20 có Rb=11.5 MPa; Rbt= 0.9 MPa

Sử dụng thép:

 Nếu Ф < 10 mm thì dùng thép AI có Rs=Rsc=225 MPa

 Nếu Ф ≥ 10 mm thì dùng thép AII có Rs=Rsc=280 MPa

 Nếu Ф ≥ 20 mm thì dùng thép AIII có Rs=Rsc=365 MPa

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn:

Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối, không bố trí dầm phụ, chỉ có các dầm qua cột

Hình 1: Giải pháp sàn

3 Chọn kích thước chiều dày sàn:

Ta chọn chiều dày sàn theo công thức sau: s 1

L2’(m)

1

5, 4 cos(tan (1 / 10)) 

5,427

L3’(m)

1

2.1 cos(tan (1 / 10)) 

=> sử dụng cho sàn II’ và III’

4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận:

Kích thước tiết diện dầm

Kích thước tiết diện cột:

Tổng cộng 7.84 9.572Sàn III’ dày hs=80 mm:

c Chọn sơ bộ tiết diện cột:

Diện tích tiết diện cột được tính theo công thức:

b

kN A R

' 5.728 2

3.3* 9.4512( ) 2

2

1.25 * 636.433

*10 691.755 11.5*10

N = 2*(144.798+114.485)+191.367 = 709.933 (kN)

Để kể đến ảnh hưởng của moment ta chọn k=1.1

4 3

2

1.1* 709.933

*10 679.066 11.5*10

5.4 2.1 3.3* 3.3* 8.91 3.465 12.375( )

2

1.1* 608.415

*10 581.962 11.5*10

5 Mặt bằng bố trí kết cấu:

Hình 4: Mặt bằng bố trí kết cấu

II Sơ đồ tính toán khung phẳng:

1 Sơ đồ hình học:

Hình 5: Sơ đồ hình học kết cấu

2 Sơ đồ kết cấu:

Hình 6: Sơ đồ kết cấu

III Xác định tải trọng đơn vị:

IV Xác định tĩnh tải truyền vào khung:

Tải trọng bản thân các kết cấu dầm, cột khung sẽ do chương trình tính toán kết cấu tự tính

Sơ đồ truyền tải như sau:

Hình 7: Sơ đồ truyền tải vào khung

Ta có sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung (trọng lượng bản thân kết cấu đã cho phần mềm tính toán nên không thể hiện trên hình vẽ):

Hình 8: Tĩnh tải (Đơn vị T-m)

V Xác định hoạt tải truyền vào khung:

1 Hoạt tai 1: (hoạt tải cách nhịp cách tầng chẵn)

Hình 9: Sơ đồ truyền tải tầng 2 và tầng mái

2 Hoạt tải 2: (Hoạt tải cách nhịp cách tầng lẽ):

Hình 11: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 3

3 Hoạt tải 3: (Hoạt tải cách tầng cách nhịp 1)

Hình 13: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 2, tầng mái

Hình 14: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 3

Hình 15: Hoạt tải 3 (Đơn vị T-m)

4 Hoại tải 4: (Hoạt tải cách tầng cách nhịp 2)

Hình 16: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 2, tầng mái

5 Hoại tải 5: (Hoạt tải liên nhịp 1)

Hình 19: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 2, tầng mái

Hình 20: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 3

6 Hoạt tải 6: (Hoạt tải liên nhịp 2)

Hình 22: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 2, tầng mái

Hình 23: Sơ đồ truyền tải sàn tầng 3

VI `Xác định tải trọng gió:

Công trình thuôc vùng gió III, có áp lực gió đơn vị: W0= 1.25 (kN/m2) Khu vực xây dựng công trình thuộc địa hình B (tương đối trống trải)

Công trình cao dưới 40m nên ta chỉ xét đến tác dụng tĩnh của tải trọng gió Tải trọng gió truyền lên khung sẽ được tính theo công thức:

Gió đẩy: q d W nk C B0 i d

Gió hút: q h W nk C B0 i h

Với qd : áp lực gió đẩy tác dụng lên khung (kN/m)

Qh : áp lực gió hút tác dụng lên khung (kN/m)

Hình 32: Sơ đồ gió phải tác dụng vào khung (Đơn vị T-m)

VII.Tổ hợp tải trọng:

Sử dụng chương trình tính toán kết cấu để tính toán nội lực cho khung với sơ đồ phần

tử dầm, cột như hình dưới đây

Chú ý: Khi khai báo tải trọng trong chương trình tính toán kết cấu, với trường hợp tĩnhtải, phải kể đến trọng lượng bản thân của kết cấu (cột, khung) với hệ số vượt tải n=1.1

+ Các trường hợp chất tải lên khung:

6.Hoạt tải 5 liền nhịp

7.Hoạt tải 6 liền nhịp

- Tổ hợp phụ gồm:

COMB10 = TT + 0,9(HT1 + GIOTRAI)COMB11 = TT + 0,9(HT1 + GIOPHAI)COMB12 = TT + 0,9(HT2 + GIOTRAI)COMB13 = TT + 0,9(HT2 + GIOPHAI)COMB14 = TT + 0,9(HT3 + GIOTRAI)COMB15 = TT + 0,9(HT3 + GIOPHAI)COMB16 = TT + 0,9(HT4 + GIOTRAI)COMB17 = TT + 0,9(HT4 + GIOPHAI)COMB18 = TT + 0,9(HT5 + GIOTRAI)COMB19 = TT + 0,9(HT5 + GIOPHAI)COMB20 = TT + 0,9(HT6 + GIOTRAI)COMB21 = TT + 0,9(HT6 + GIOPHAI)COMB22 = TT + 0,9(HT1 + HT2 + GIOTRAI)COMB23 = TT + 0,9(HT1 + HT2 + GIOPHAI)BAO = ENVE (COMB1; COMB2; COMB3;…;COMB22; COMB23)

R

  ; R 0.429

0 max

R s

R bh

 Tính cốt thép cho gối B (momen âm):

Tính theo tiết diện chữ nhật bxh = 20x40 cm

Giả thiết a = 5 cm

h0 = 40-5 = 35 (cm)Tại gối B, với moment M= -15.824 (Tm)

min 0

20 4* 2.5

3.3 3 3



Dầm thỏa

 Tính cốt thép cho gối C (momen âm)::

Tính theo tiết diện chữ nhất bxh = 20x40cm

Giả thiết a = 5cm

Tại gối B, với moment M= -7.207 (Tm)

280

s

b s

A bh R

cm R



Kiểm tra hàm lượng cốt thép:

min 0

Tính toán theo tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng nén với h f 0.8(cm)

11.5 (0.05*1.16 *0.35* ) *10 8.34( )

280

s

b s

A bh R

cm R



Kiểm tra:

min 0

20 3* 2

7 2.5 2



Dầm thỏa

b Tính toán cốt thép dọc cho các phần tử còn lại:

Tính toán tương tự như tính toán cốt thép cho dầm B2, tầng 2 Sau đây là kết quả tính toán cốt thép:

Mmax T/m

b (m)

h (m)

10,16 8

1,1

6 0,4

0,3 5

gối 2

16,54

2 0,2 0,4

0,3 5

0,58 7

16,8762 5

2,41089 3

1,1

6 0,4

0,3 5

gối

1 7,237 0,2 0,4

0,3 5

15,34

8 0,2 0,4

0,3 5

0,54 5

15,6687 5

2,23839 3

1,1

6 0,4

0,3 5

15,82

4 0,2 0,4

0,3 5

gối

2 7,207 0,2 0,4

0,3 5



 8,83

gối 1

14,72

4 0,2 0,4

0,3 5

0,52 3

15,0362 5

2,14803

6 

16,5 9

0,00

1 0,001

0,05544 6

0,52 6

6,48107 1

0,46

2 0,724

8,92071 4

3 0,728 8,97 2,99  8,83

2 5 1 6 9

MÁI

A'sB's

giữa nhịp 7,88 1,16 0,4 0,35 0,048 0,049 8,17075 0,20125  8,23

B'sC's

giữa nhịp 4,54

1,1

6 0,4

0,3 5

gối

0,3 5

2 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm:

a Tính toán cốt đai cho dầm B2, tầng 2: (bxh=20*35)

 Từ biều đồ bao lực cắt, ta chọn ra lực cắt nguy hiểm cho dầm:

m Qh

4.41 7.113( ) 0.62

b sw

Q   R bh

21*10 0.57 *10 min(1 5 ;1.3) min(1 5* ;1.3) min(1.142;1.3) 1.142

Dầm đã đủ khả năng chịu lực mà không cần đặt cốt xiên

Vậy bố trí cốt đai 6 150a -2 nhánh đai cho dầm B2, tầng 2

b Tính toán cốt đai cho các phần tử dầm còn lại:

Tương tự như tính toán dầm B2, tầng 2, ta bố trí cốt thép 6 150a cho các phần tử

L  L

tính từ gối vào, đoạn còn lại không cần đặt cốt đai (do hd=200mm <300mm) nhưng để thiên về an toàn ta vẫn đặt cốt đai với khoảng cách s=250 mm

Chiều dài tính toán lo = 0,7.H = 0,7.450 = 315cm=3.15m

 Giả thiết a = a’ = 5 cm  ho = h – a = 35 – 5 = 30 cm=0.3m



Độ lệch tâm ngẫu nhiên:

35 450 max ; ;1 max ; ;1 max 1.167;0.75;1 1.67( ) 0.0167( )

Ký hiệu

cặp nội lực

Đặc điểmcủa cặpnội lực

M e N

(m)

ea (m) e0 = max(e1,ea)

(m)1

-67.24-66.76-67.24

0.0370.0120.037

0.01670.01670.0167

0.0370.01670.037

b Tính cốt thép đối xứng cho cặp 1:

M = 2.5 Tm N = -67.24 TGiả thiết  1.73%

67.24

1.146 0.639 9.775*10 *0.2 *0.3

67.24

1.146 9.775*10 *0.2 *0.3

b

N n

R bh

0

0.191

0.637 0.3

a

Z h

 N 



1.15 0.639 9.775*10 *0.2*0.3

67.24

1.15 9.775*10 *0.2 *0.3

b

N n

a

Z h

Ta tính toán tương tự như cặp 1, do có cùng số liệu nội lực

Tính toán cốt thép cho các cột còn lại:

Tính toán tương tự như trên, ta có bảng cốt thép chịu lực cho các phần tử cột như sau:

H(m ) lo(m) b(m) h(m)

As=As 's (cm2) μstst

As max

chọn thép As

A

1

CẶP 1 3,6 2,52 0,2 0,35 2,76 0,92

2,97 2ɸ14 3,08 CẶP 2 3,6 2,52 0,2 0,35 2,97 0,99

CẶP 3 3,6 2,52 0,2 0,35 2,13 0,71 2

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,35 1,13 0,38

3,74 2ɸ16 4,02 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,35 -0,23 -0,08

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,35 0,53 0,18

3,85 2ɸ16 4,02 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,35 2,66 0,89

CẶP 3 3,6 2,52 0,2 0,35 7,63 2,54 2

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,35 0,78 0,26

2,79 2ɸ14 3,08 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,35 2,12 0,71

CẶP 3 4,5 3,15 0,2 0,35 2,79 0,93 3

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,35 -3,62 -1,21

3,62 2ɸ16 4,02 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,35 -1,84 -0,61

CẶP 3 3,6 2,52 0,2 0,3 5,45 2,18 2

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,3 2,46 0,98

4,93 2ɸ18 5,09 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,3 4,93 1,97

CẶP 3 4,5 3,15 0,2 0,3 4,18 1,67 3

CẶP 1 4,5 3,15 0,2 0,3 0,35 0,14

1,47 2ɸ14 3,08 CẶP 2 4,5 3,15 0,2 0,3 1,47 0,59

CẶP 3 4,5 3,15 0,2 0,3 -0,69 -0,28

3 Tính toán cốt thép đai cho cột:

a Tính toán cốt đai cho cột C2 tầng 2:

b Tính toán cốt đai cho các cột còn lại:

Sau đây là bảng thống kê thép đai cho cột:

Đoạn nối chồng Đoạn còn lại

Ta thực hiện cắt thép theo kinh nghiệm rồi tiến hành kiểm tra.

2 Cấu tạo nút khung:

Ta kéo dài thép của cột lên 1 đoạn 30d và cắt thép

MỤC LỤC:

I Lựa chọn giải pháp kết cấu: 2

1 Chọn vật liệu sử dụng: 2

2 Lựa chọn giải pháp kết cấu sàn: 2

3 Chọn kích thước chiều dày sàn: 2

4 Lựa chọn kích thước tiết diện các bộ phận: 4

5 Mặt bằng bố trí kết cấu: 8

II Sơ đồ tính toán khung phẳng: 8

1 Sơ đồ hình học: 8

2 Sơ đồ kết cấu: 9

III Xác định tải trọng đơn vị: 9

1 Tĩnh tải đơn vị: 9

2 Hoạt tải đơn vị: 9

IV Xác định tĩnh tải truyền vào khung: 9

1 Tĩnh tải tầng 2, 3: 10

2 Tĩnh tải mái: 10

3 Tĩnh tải đà kiềng: 11

V Xác định hoạt tải truyền vào khung: 12

1 Hoạt tai 1: (hoạt tải cách nhịp cách tầng chẵn) 12

2 Hoạt tải 2: (Hoạt tải cách nhịp cách tầng lẽ): 13

5 Hoại tải 5: (Hoạt tải liên nhịp 1) 18

6 Hoạt tải 6: (Hoạt tải liên nhịp 2) 20

7 Hoạt tải 7: (Hoạt tải liên nhịp 3) 22

8 Hoạt tải 8: (Hoạt tải liên nhịp 4) 24

VI Xác định tải trọng gió: 25

VII Tổ hợp tải trọng: 27

VIII Xác định nội lực: 28

1 Dầm: 28

2 Cột: 28

IX Tính toán cốt thép dầm: 29

1 Tính toán cốt thép dọc cho các dầm: 29

2 Tính toán và bố trí cốt thép đai cho các dầm: 32

X Tính toán cốt thép cột: 34

1 Vật liệu sử dụng: 34

2 Tính toán cốt thép cho phần tử cột C2, tầng 2 (bxh=20x30): 34

3 Tính toán cốt thép đai cho cột: 40

XI Cấu tạo và bố trí thép cho khung: 40

1 Cắt thép cho dầm: 40

2 Cấu tạo nút khung: 43